有序納米空間內(nèi)水合物法強化煤層氣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以上重烴組分。據(jù)估算，埋藏在地下的煤層氣儲量大約為26031012立方米。近年來，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，且煤層氣中甲烷的溫室效應作用是CO2的21倍，給環(huán)境帶來極大危害。因此，開發(fā)操作靈活的甲烷濃度比較低的煤層氣富集技術是解決煤層氣開采使用的一個關鍵難題。除了甲烷，煤層氣中含量最高的就是氮氣，并且氮

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。實現(xiàn)濃縮煤層氣甲烷這一目標，首要的就是解決氮氣甲烷分離問題，同時這也是最難以解決的。
　　隨著水合物學科的不斷發(fā)展，人們嘗試在化工領域進行水合物應用，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，但生成水合物時的相平衡壓力相差很大（如0℃時，CH4、N2的水合

3、物生成壓力分別為2.56MPa和14.3MPa）。因此通過控制實驗壓力使易生成水合物的氣體束縛在水合物籠子中，可達到CH4與N2分離的目的。本文通過在預吸附水的有序介孔碳CMK-3上添加促進劑四氫呋喃（THF）來降低甲烷和氮氣水合物的生成壓力，通過考察CH4和N2的平衡等溫線來確定分離條件。結果表明溫度越低、THF濃度越大，甲烷和氮氣水合物的生成壓力越低。四氫呋喃濃度5mmol/g，溫度2℃是最適宜的分離條件。且通過計算水合物生成量和等