【摘要】：我國煤礦資源豐富,煤層氣(俗稱瓦斯)也有著豐富的儲量。在煤礦瓦斯開采過程中,相當(dāng)一部分抽采瓦斯?jié)舛葮O低,限制了它的應(yīng)用,同時對環(huán)境保護和資源有效利用有很大的影響。學(xué)者們進(jìn)行了大量實驗和實踐研究,發(fā)明了多種分離提純氣體的方法,如深冷法、膜分離法和吸附法等。但目前所用的方法在使用條件和操作難度方面仍有所欠缺。本文采用柱式分離法分離提純低濃度瓦斯,通過實驗對比分析兩種固定相吸附劑(碳分子篩和5A分子篩),利用填充柱吸附分離低濃度瓦斯,并通過氣相色譜儀從不同定量環(huán)體積、不同填充柱溫度和不同氣體濃度三個角度出發(fā)分析低濃度瓦斯的分離情況。研究成果將會為得到較高濃度的瓦斯氣體提供理論指導(dǎo)。首先,通過對5A分子篩和碳分子篩的基本表征、比表面積和吸附劑性能的研究,選擇適合用作柱式分離法固定相的吸附劑。本文對兩種吸附劑進(jìn)行了X-射線粉末衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡分析(SEM)、比表面積和孔徑分布分析、高壓吸附等溫線測試和靜態(tài)高壓選擇吸附性能測試,同時,還使用自主搭建的吸附脫附微反應(yīng)裝置對兩種吸附劑進(jìn)行常壓吸附性能測試。研究顯示,5A分子篩表現(xiàn)出了高結(jié)晶度、較完整的晶型和大小均勻、規(guī)整的晶粒,并且5A分子篩對氮氣的吸附解吸速率優(yōu)于甲烷,更適合于柱式分離法,同時5A分子篩價格低廉,更具有經(jīng)濟效益。其次,使用氦氣作為載氣,通過改變柱分離過程中的條件參數(shù)(如定量環(huán)體積、填充柱溫度和氣體濃度),對低濃度瓦斯混合氣體在5A分子篩填充柱中的分離情況進(jìn)行實驗及過程機理分析。實驗結(jié)果表明,在只改變定量環(huán)體積,其他條件不變的情況下,隨體積的不斷增大,氮氣和甲烷的分離界限趨向于不明顯,至甲烷的譜峰完全被氮氣峰蓋住,可以得到在此條件下欲使氣體濃度加倍單次能夠分離的最大氣體量。同樣,通過改變溫度,得到最優(yōu)化的提純分離條件。此外,實驗還記錄了CH_4/He和He/N_2的色譜圖,擬合兩個色譜圖里的曲線與CH_4/N_2實際測得的曲線結(jié)果相差不大。最后,利用氣相色譜吸附分離分析的原理,設(shè)計了一種用于極低濃度抽采瓦斯的甲烷吸附濃縮系統(tǒng),為工業(yè)上礦井低濃度抽采瓦斯的濃縮提純提供了一種思路。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD712;O652.6
【圖文】：

碩士學(xué)位論文對流化床鍋爐的影響有待于研究和證實。乏風(fēng)瓦斯的排放化的，這就給燃燒設(shè)備的穩(wěn)定性和操作條件帶來了很大的和礦井較近，以便于乏風(fēng)瓦斯的輸送[11]。為主要燃料Sequa公司和瑞典ADTEC研制開發(fā)的熱逆流反應(yīng)技術(shù)（Teactor，TFRR）是利用材料蓄熱特性一種燃燒裝置。由圖端裝有熱交換介質(zhì)（由石英砂或者陶瓷顆粒構(gòu)成），熱交件，反應(yīng)器用較好的絕熱層包裹�；驹硎菤怏w與熱交交換，氣體受熱達(dá)到燃燒所需要的溫度，發(fā)生氧化反應(yīng)，放

圖 1-4 CFRR 裝置示意圖Figure 1-4 Schematic diagram of the CFRR device大能源多樣化實驗室和 NRcan 研制的催化逆流氧化技術(shù)（圖技術(shù)在設(shè)計和運行上有著相似之處。與 TFRR 相比，由于在換之間加了催化劑層，使得氣流中甲烷的自燃溫度降低，氣流轉(zhuǎn)得燃燒的甲烷濃度有所降低。該技術(shù)的缺點是需要使用貴金備制造成本和維護費用。但是目前催化逆流氧化技術(shù)還沒有得催化整體氧化技術(shù)整體氧化技術(shù)采用蜂窩狀的整體反應(yīng)器，整體框架由許多平行壁面作為多孔的支撐結(jié)構(gòu)，上面附有很多具有催化特性的活具有壓降低、面積大以及機械強度高的性能，并對氣流中所含礙效果。Shi Su 等[17]研究表明，Pd/Al2O3對乏風(fēng)瓦斯的催化氧集分離技術(shù)

碩士學(xué)位論文要有理論分析和實驗室研究。首先，通過對其基本表征，比表面積和吸附劑性能的研究，選擇出適合用作柱式分離法固定相的吸附劑。然后通過對柱式分離法分離提純低濃度瓦斯的吸附分離過程進(jìn)行實驗和分析，對不同實驗氣體進(jìn)行氣相色譜分析，得到數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析和總結(jié)，得出結(jié)果。1.3.2 技術(shù)路線

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2802654