探究空气中低含量甲烷的变压吸附分离

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1、⑩中国近代第一所大学FOUNDEDIN1895天洋犬薯TIANJlNUNlVERSITY硕士学位论文●学科专业：作者姓名：指导教师：化学工程王琰周亚平教授天津大学研究生院2004年12月中文摘要煤矿空气中因含有少量低浓度的甲烷常会引发煤矿中恶性爆炸事故，给人的生命和财产带米巨大的损失。脱除煤层气中的甲烷主要是将甲烷从空气中分离出来。但甲烷氮气体系的分离～直被认为是‘项很困难的1作。本文主要针对甲烷氮气体系的分离以及用变压吸附方法从模拟的煤层气中分离甲烷作了研究。实验中选用的吸附剂为本实验室自制活性炭TJU01。首先考

2、察了实验雎力、温度等条件对甲烷氮气体系分离因子的影响。发现压力降低有利于分离因了的提高；而温度在19-25。C的室温附近变化时对分离因子的影响不大。在256C，100kPa的实验条件下TJU01对甲烷氮气的分离因子可达到8以上。接卜来模拟放空煤层气配制甲烷含量约为1．3％的甲烷一空气混合气，通过单塔甲烷的穿透吹扫曲线的比较找出适合两塔变压吸附的实验条件，包括吸附时间、脱附时间、处理量、操作压力等。最后通过两塔变压吸附实验，考察了上述实验条件的可行性，同时对变压吸附巾几个主要的参数作了研究，包括均压时问、放空时间、冲洗

3、比，最终确定了一组可以脱除放空煤层气中甲烷的实验条件，在该条件下可使分离后的空气中完全不含有甲烷．关键词：甲烷／氮气，变压吸刚，吸附分离，穿透曲线AbstractLOWcontentofmethaneCallexplodeincoalmine．TheseparationofmethanefromcoalbediStoseparatebetweenmethaneandnitrogen．TheseparationbetweenmethaneandnitrogeniSdifficult．Themajortwotasksof

4、thepaperaretheseparationbetweenmethaneandnhrogenandseparationofcoalbedmethanebyPressureSwingAdsorption．TheadsorbentinthestudyiSsuperactivatedcarbonwith1argesurfacearea．First，wemeasuredmethane／nitrogensystembreakthroughcurvesatdifferentpressureandtemperature．Fin

5、dthatthelowerthepressure．thelargertheseparationfactor．TheseparationfactoriSstablewithin19—25℃．At25℃and100kPa．theseparationfactorformethane／nitrogensystemofTJU01iS8．Second．wealsostudiedseparationofcoalmethane．Inordertofindthetestconditionsoftwobedswemeasuredthem

6、ethanebreakthroughcui-veofonebed．Thetestsconditionsinvolvethetimeofadsorption，thetimeofdesorption，feedrateandoperationpressure．Bypressureswingadsorption，westudythemajorparametersoftwobedsincludedthetimeofblowdown，thetimeforpressureequalizationandpurgingratio．Th

7、eproductionairispurified．Keywords：methane／nitrogen；pressureswingadsorption；separation；breakthroughcurve独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导F进行的研究工作和取得的研究成果，除，文巾特别加咀标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盘洼盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我‘同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文

8、作者签名：互．j麦签字日期：2口pF年2月21日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解苤盗苤望有关保留、使用学位论文的规定。特授权玉立盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和倍阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权醢明