洁净煤技术

作者：张进华, 刘书贤, 秦强, 何立新

关键词：煤层气,脱氧,燃烧法,变压吸附,非金属还原,催化氧化

煤层气是一种非常规天然气资源，近年来我国井下抽采煤层气利用率不足40%，主要是由于低浓度煤层气得不到有效利用，低浓度煤层气富集利用是有效的解决途径，但是氧含量过高是限制煤层气利用的重要瓶颈。针对煤层气在利用过程中因为氧气存在带来的安全隐患和利用难题，介绍了我国煤层气资源概况，综述了近年来燃烧法、变压吸附、深冷分离等煤层气脱氧技术的研究进展，介绍了脱氧技术原理和相应催化剂、吸附剂等脱氧材料的进展情况。结果表明，催化燃烧法技术较为成熟，廉价、高反应活性催化剂的开发是提升脱氧效果的关键，用于低浓度煤层气脱氧需考虑CH4消耗带来的经济性下降；碳材料燃烧法的关键在于温度的控制，减少工艺飞温造成的CH4裂解；变压吸附法的核心在于高CH4/O2选择性吸附剂，选择性的高低直接决定了分离的可行性和经济性；对于深冷分离，需要低温条件并且能耗较大，适合大规模气源的处理；变压吸附和深冷分离均有一定的工业示范基础，但处理低浓度煤层气均存在穿越爆炸极限的风险，工艺的安全评估以及抑爆措施是进一步完善的重点；化学链燃烧法、非金属还原和膜分离目前均处于实验室初期探索阶段，有待进一步深入研究。最后指出除了各项技术不断完善以外，未来将根据气源浓度和脱氧后气体利用工艺需要来选择煤层气脱氧技术，根据各项技术的优缺点进行技术的耦合。

来源：2021年第05期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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