有序納米空間內(nèi)水合物法強(qiáng)化煤層氣N2-CH4分離.pdf

1、煤層氣是賦存于煤層之中的天然氣，與普通天然氣相比，其幾乎不含C2以上重?zé)N組分。據(jù)估算，埋藏在地下的煤層氣儲(chǔ)量大約為26031012立方米。近年來(lái)，煤層氣使用率徘徊不前，平均不足50％，每一年都有許多煤層氣被直接釋放到大氣中，造成資源的巨大浪費(fèi)，且煤層氣中甲烷的溫室效應(yīng)作用是CO2的21倍，給環(huán)境帶來(lái)極大危害。因此，開(kāi)發(fā)操作靈活的甲烷濃度比較低的煤層氣富集技術(shù)是解決煤層氣開(kāi)采使用的一個(gè)關(guān)鍵難題。除了甲烷，煤層氣中含量最高的就是氮?dú)?，并且?/p>

2、氣和甲烷在常溫條件下都處于超臨界狀態(tài)，由于其相似的化學(xué)和物理性質(zhì)，且都是不可凝聚的，要想很好的分離N2/CH4是異常困難的。實(shí)現(xiàn)濃縮煤層氣甲烷這一目標(biāo)，首要的就是解決氮?dú)饧淄榉蛛x問(wèn)題，同時(shí)這也是最難以解決的。
　　隨著水合物學(xué)科的不斷發(fā)展，人們嘗試在化工領(lǐng)域進(jìn)行水合物應(yīng)用，其中納米空間內(nèi)水合物法分離氮甲烷是一種新的嘗試。抽放煤層氣的主要成分CH4、N2均能生成水合物，但生成水合物時(shí)的相平衡壓力相差很大（如0℃時(shí)，CH4、N2的水合

3、物生成壓力分別為2.56MPa和14.3MPa）。因此通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)壓力使易生成水合物的氣體束縛在水合物籠子中，可達(dá)到CH4與N2分離的目的。本文通過(guò)在預(yù)吸附水的有序介孔碳CMK-3上添加促進(jìn)劑四氫呋喃（THF）來(lái)降低甲烷和氮?dú)馑衔锏纳蓧毫Γㄟ^(guò)考察CH4和N2的平衡等溫線來(lái)確定分離條件。結(jié)果表明溫度越低、THF濃度越大，甲烷和氮?dú)馑衔锏纳蓧毫υ降?。四氫呋喃濃?mmol/g，溫度2℃是最適宜的分離條件。且通過(guò)計(jì)算水合物生成量和等