项目名称: 低浓度煤矿抽采瓦斯水合化分离特性及促进机理研究

项目编号: No.50874040

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 金属学与金属工艺

项目作者: 吴强

作者单位: 黑龙江科技大学

项目金额: 35万元

中文摘要: 煤矿抽采瓦斯组分复杂、浓度不稳定等因素增大了甲烷气体分离提纯难度,制约了瓦斯综合利用。鉴于瓦斯水合物具有生成条件温和(2-6MPa、0-10℃、含气率高(160-210V/V)等优点,利用水合作用机理可以实现瓦斯混合气体中甲烷与氮、氧等组分的有效分离。据此,开展了多元瓦斯气体水合固化分离热力学规律、THF-SDS促进剂影响、海绵-高岭土等晶种诱导影响等大量研究工作,获得了多元瓦斯气体水合分离热力学条件及CH4分离提纯浓度变化规律,明晰了甲烷体积分数对瓦斯水合物生长速率的影响,建立了CH4-N2-O2-H2O体系水合物生成相平衡模型,获得了不同配比促进剂体系瓦斯水合固化工艺数据,掌握了不同尺寸海绵、不同质量高岭土存在条件下CH4-N2-O2瓦斯混合气体水合分离规律,确定了瓦斯水合化分离工艺参数。本研究工作对阐明瓦斯水合化分离热力学/动力学规律及添加剂作用机理有重要意义,为水合化分离低浓度瓦斯新技术早日应用于生产实际奠定基础。

中文关键词: 煤矿瓦斯;水合化;分离;添加剂;促进机理

英文摘要: Complex components and unstable concentration of drained coal mine gas, make CH4 separation more difficult, resulting in the restriction of comprehensive methane utilization. Based on the mild formation conditions (2-6MPa, 0-10℃, high gas content (160-210V/V at STP) of gas hydrate, CH4 can be separated from coal mine gas by hydrate technique. In view of the above, the thermodynamic conditions, the promotion effect of THF-SDS, and the induction effect of sponge-porcelain were investigated in the separation process of polybasic mixture gas based on hydration technique. Phase equilibrium model was estabilished for hydrate formation of CH4-N2-O2-H2O system. This model was used to develop the thermodynamic condtions in the polybasic mixture gas separation process and the CH4 separation concentration variation laws. The effect of CH4 concentrations on the hydrate growth rate was estimated. Subsequently, the process parameters were obtained in the reaction systems with binary promoters of different matching ratios. The separation laws for the CH4-N2-O2-H2O under different sponge volumes and porcelain mass were analyzed. Therefore, the process data is determined for CH4 separation based on hydrate technique. This study is very useful for understanding the thermodynamic and dynamic laws of methane separation based on hydrate technique. In addtion, it is significant for precisely addressing the promotion effect mechanism. It lays the foundation for early industrial application of lwo concentration coal mine gas separation based on hydrate technique.

英文关键词: coal mine gas; hydration; separation; additive; promoting mechanism

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