驱替煤层气CO2分离研究

作者：李雪飞; 车永芳; 郭昊乾; 李小亮

来源：洁净煤技术, 2020, 26(06): 151-158.

DOI：10.13226/j.issn.1006-6772.F19082601

• 煤层气
• 驱替
• 变压吸附
• 分离
• 提纯

CO2驱煤层气技术是CO2利用的重要途径之一。CO2驱煤层气既实现了CO2的地下封存利用,又提高煤层气采收率。受煤层地质条件复杂性影响,CO2注入后不能完全封存在煤层中,随着煤层气排采会逐渐渗出,使得驱替煤层气中含有CO2,需经分离脱除后才能输送至管网。针对驱替煤层气产量、组成及压力条件,测定了CO2和CH4在碳分子筛上的吸附特性曲线,计算了CO2/CH4平衡分离系数。利用变压吸附评价装置进行了CO2/CH4分离提纯工艺评价试验,计算了吸附剂处理量和CH4回收率。结果表明,CO2和CH4在碳分子上的吸附符合I型吸附等温线,CO2吸附量为1.27 mol/kg,CH4吸附量为0.48 mol/kg,CO2/CH4平衡分离系数为3.38,碳分子筛吸附剂分离比大,主要基于动力学速率进行分离,CO2作为吸附相获得,CH4则作为非吸附相获得。CO2/CH4在吸附压力600 kPa,吸附时间120 s条件下,经变压吸附分离后产品气中CO2浓度在1%以下; CO2/CH4分离尾气在吸附压力500 kPa,吸附时间120 s条件下,经变压吸附提纯后,产品气中CO2浓度在5%以下。可将CO2/CH4分离产品气和分离尾气再提纯产品气混合得到最终产品气。CO2/CH4经变压吸附分离提纯后产品气中CO2浓度在1%以下。以单井产量1 200 Nm3/d为例,单位吸附剂处理能力在100 Nm3/h左右,CH4回收率达到92.375%。驱替煤层气经净化后可通过变压吸附分离提纯脱除CO2后输送至管网。

• 出版日期2020
• 单位煤炭科学技术研究院有限公司