[发明专利]一种含氧煤层气分离甲烷的方法

说明书

本发明公开了一种含氧煤层气分离甲烷的方法，从包括氮气、甲烷的含氧煤层气中吸附甲烷，所述含氧煤层气分离甲烷的方法采用处理后的活性炭纤维在引入四氢呋喃的条件下通过水合物法进行甲烷的吸附，实现与氧气、氮气的分离。本发明采用处理后的活性炭纤维在引入四氢呋喃的条件下得到作为含氧煤层气中甲烷的吸附剂，通过水合物法进行甲烷的吸附，实现氮气和甲烷的分离，该方法处理后所得产品气的甲烷浓度和回收率可得到较大提高。

技术领域

本发明涉及化工领域中的气体分离技术领域，更具体的涉及一种含氧煤层气分离甲烷的方法。

背景技术

煤层气属于煤矿生产中的伴生气，特别是煤矿开采的同时需要在矿道内抽采煤层气确保煤炭开采的安全，这种方式抽采得到的煤层气甲烷含量低，通常体积分数在20％-60％，其余成分主要是空气。由于空气含量较高，特别是其中含氧，这类煤层气处理起来有危险性或经济性不高，所以长期以来的做法是将这种含氧煤层气燃烧或直接排放，造成能源浪费与污染。

我国煤层气抽采量逐年递增，从2007年的47.35亿立方米上升至2016年的213亿立方米，但煤层气的利用率却徘徊不前。目前我国开采的煤层气中占最大比重的是井下抽采的煤层气。井下抽放煤层气中CH₄的浓度较低，通常不足50％，因此，开发操作灵活的CH₄浓度较低的煤层气浓缩技术是解决我国煤层气开发利用的一个关键难题。

煤层气甲烷浓缩技术最艰难但同时也是最重要的问题就是氮气和甲烷的分离。除了甲烷，煤层气中含量最高的就是氮气，并且氮气和甲烷在常温条件下都处于超临界状态，由于其相似的化学和物理性质，且都是不可凝聚的，要想很好的分离氮气和甲烷是非常困难的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术存在的问题，提供一种含氧煤层气分离甲烷的方法，能够有效的实现氮气和甲烷的分离。

本发明是这样实现的，一种含氧煤层气分离甲烷的方法，从包括氮气、甲烷的含氧煤层气中吸附甲烷，所述含氧煤层气分离甲烷的方法采用处理后的活性炭纤维在引入四氢呋喃的条件下通过水合物法进行甲烷的吸附，实现与氧气、氮气的分离，具体包括如下步骤：

步骤1，活性炭纤维的处理：将活性炭纤维依次经去离子水、碱液进行浸泡，过滤后在氮气保护下进行热处理，得到处理后的活性炭纤维；

步骤2，将步骤1制得的活性炭纤维置于容器中，然后将浓度5mmol/g的THF水溶液按照质量比1:1缓慢均匀滴加至活性炭纤维中，作为含氧煤层气中甲烷的吸附剂，然后把吸附剂装填在吸附床内，选用不同甲烷浓度的含氧煤层气进行穿透，使含氧煤层气进气速率为10mL/min，进行甲烷的吸附分离。

优选地，在步骤1中，将活性炭纤维置于去离子水中，浸泡8-12小时后过滤，此过程重复2次，然后放入50℃烘箱中干燥12-24小时，再将活性炭纤维置于碱液中，浸泡12-24小时，过滤后在氮气保护下由室温升温到750～900℃恒温60～120min，之后自然降温到室温，在升温降温过程中始终保持氮气处于流通状态，用去离子水清洗产物至中性，在120℃下烘干，得到处理后的活性炭纤维。

优选地，所述的活性炭纤维为酚醛基活性炭纤维，胶黏基活性炭纤维，沥青基活性炭纤维中的一种。

优选地，所述的碱液为质量分数5％-20％的氢氧化钾水溶液。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种含氧煤层气分离甲烷的方法，采用处理后的活性炭纤维在引入四氢呋喃的条件下得到作为含氧煤层气中甲烷的吸附剂，通过水合物法进行甲烷的吸附，实现氮气和甲烷的分离，该方法处理后所得产品气的甲烷浓度和回收率可得到较大提高。

具体实施方式