·534 北京科技大学学报 第36卷 烷含量 Physics,Chinese Academy of Sciences,2009 (周娴.煤矿乏风低浓度甲烷氧化处理实验研究[学位论文]. 3结论 北京：中国科学院工程热物理研究所，2009) [6]Zheng B,Liu Y Q,Liu R X.Oxidation of coal mine ventilation (1)在排放气甲烷体积分数相同的情况下，采 air methane in thermal reverse-flow reactor.China Coal Soc, 用排放气充压可以提高产品气甲烷体积分数.例 2009,34(11):1475 如：当排放气甲烷体积分数为0.043%时，使用原料 (郑斌，刘永启，刘瑞祥.煤矿乏风的蓄热逆流氧化.煤炭学 气对吸附塔进行充压，产品气甲烷体积分数为 报，2009,34(11)：1475) 0.422%:而使用Q/Q=0.31的排放气充压流程 7]Gomes V G,Hassan MM.Coalseam methane recovery by vacuum swing adsorption.Sep Purif Technol,2001,24(1):189 时，同样的排放气浓度下，产品气中甲烷体积分数则 [8]Olajossy A,Gawdzik A.Bunder Z,et al.Methane separation 可提高至0.468%，提高幅度为10.9%. from coal mine methane gas by vacuum pressure swing adsorption. (2)采用排放气充压时，随着QE/Qε的增大， Chem Eng Res Des,2003,81(4)474 产品气浓度先上升、后趋于平稳，排放气浓度则先下 Dong F,Lou H M,Kodama A,et al.The Petlyuk PSA process for 降、后趋于平稳，其中存在一个较优值，使富集效果 the separation of temnary gas mixtures:exempliflcation by separa- ting a mixture of COCHa-N2.Sep Purif Technol,1999,16 (2) 较好. 159 (3)在回收重组分甲烷的过程中引入抽排步骤 [10]Yang X,Liu Y S,Li Y L,et al.Study on low concentration oxy- 可以在不改变吸附与解吸压力的情况下有效提高产 gen-bearing coal mine methane enrichment by pressure swing ad- 品气中甲烷的体积分数.甲烷体积分数随QE/Q sorption.J China Coal Soc,2011,36(1):91 的增加而增加，但存在一个极限值，达到极限值之后 (杨雄，刘应书，李永玲，等.变压吸附法富集低体积分数含 氧煤层气的研究.煤炭学报，2011,36(1)：91) 加大抽排比对甲烷体积分数不再有影响.回收率会 [11]Liu YS,Yang X,Li Y L,et al.Pressure equalizing processes in 随QE/Q的增加而不断下降. vacuum pressure-swing adsorption for upgrading methane in coal (4)采用排放气充压步骤和抽真空排放步骤的 mine gas.J Univ Sci Technol Beijing,2010,32(11):1495 变压吸附循环流程可以在不改变吸附与解吸压力的 (刘应书，杨雄，李永玲，等.真空变压吸附提浓煤层气甲烷 情况下有效提高产品气中甲烷的体积分数.在吸附 的均压过程.北京科技大学学报，2010,32(11)：1495) 和解吸压力分别为140kPa和20kPa条件下，采用 [12]Gu M,Xian X F.Numerical simulation of pressure swing adsorp- tion processes for coal bed gas extracted.J China Coal Soc, 原料气充压，无抽真空排放步骤的流程最高为 2001,26(3):140 0.412%;而相同压力下采用QE/Qp=1.3、Qe/ (辜敏，鲜学福.抽放煤层气变压吸附过程的数学模拟.煤 QE=0.31的流程最高为0.654%. 炭学报，2001,26(3)：140) [13]Ci H Y,Li M,Lu S Y.CHa /N2 adsorption kinetics on carbon molecular sieve.J China Coal Soc,2010,35 (2):316 参考文献 (慈红英，李明，卢少瑜.CHN2在炭分子筛上的吸附动力 [Su S,Beath A,Hua G,et al.An assessment of mine methane 学.煤炭学报，2010,35(2)：316) mitigation and utilisation technologies.Prog Energy Combust Sci, [4]Su S,Agnew J.Catalytic combustion of coal mine ventilation air 2005,31(2):123 methane..Fuel,2006,85(9):1201 Su S,Chen H W,Teakle P,et al.Characteristics of coal mine [15]Thiruvenkatachari R,Su S,Yu X Y.Carhon flbre composite for ventilation air flows.J Environ Manage,2008,86(1):44 ventilation air methane (VAM)capture.Hazardous Mater, 3]Ma X Z.Research of VAM oxidation equipment.Min Saf Enriron 2009,172(2/3):1505 Prot,2011,38(5):17 6]LeiLC.Upgrade of Low Content of Methane in Coal Mine Venti- (马晓钟.煤矿乏风氧化装置的研制.矿业安全与环保， lation Air by Pressure Sing Adsorption [Dissertation].Dalian: 2011,38(5):17) Dalian University of Technology,2010 4]Li Y,Jiang F,Xiao Y H.Experimental study of coal mine venti- (雷利春.煤矿乏风中低浓度甲烷的变压吸附提纯[学位论 lation air methane oxidization.J China Coal Soc,2011,36(1): 文].大连：大连理工大学，2010) 973 [17]Ruthven D M,Faroog S,Knaebel K S.Pressure Swing Adsorp- (吕元，姜凡，肖云汉.煤矿通风瓦斯甲烷热氧化装置实验研 tion.VCH Publishers Inc.1994 究.煤炭学报，2011,36(6)：973) 18]Zheng X G,Liu Y S,Liu W H.Two-dimensional modeling of 5]Zhou X.Experiment Study of Coal Mine Ventilation Air Methane the transport phenomena in the adsorber during pressure swing Oxidation [Dissertation].Beijing:Institute of Engineering Thermo adsorption Process.Ind Eng Chem Res,2010,49(22):11814北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 烷含量． 3 结论 ( 1) 在排放气甲烷体积分数相同的情况下，采 用排放气充压可以提高产品气甲烷体积分数． 例 如: 当排放气甲烷体积分数为 0. 043% 时，使用原料 气对吸附塔进行充压，产品气甲烷体积分数为 0. 422% ; 而使用 QPE /QE = 0. 31 的排放气充压流程 时，同样的排放气浓度下，产品气中甲烷体积分数则 可提高至 0. 468% ，提高幅度为 10. 9% ． ( 2) 采用排放气充压时，随着 QPE /QE的增大， 产品气浓度先上升、后趋于平稳，排放气浓度则先下 降、后趋于平稳，其中存在一个较优值，使富集效果 较好． ( 3) 在回收重组分甲烷的过程中引入抽排步骤 可以在不改变吸附与解吸压力的情况下有效提高产 品气中甲烷的体积分数． 甲烷体积分数随 QVE /QP 的增加而增加，但存在一个极限值，达到极限值之后 加大抽排比对甲烷体积分数不再有影响． 回收率会 随 QVE /QP的增加而不断下降． ( 4) 采用排放气充压步骤和抽真空排放步骤的 变压吸附循环流程可以在不改变吸附与解吸压力的 情况下有效提高产品气中甲烷的体积分数． 在吸附 和解吸压力分别为 140 kPa 和 20 kPa 条件下，采用 原料 气 充 压，无抽真空排放步骤的流程最高为 0. 412% ; 而相同压力下采用 QVE /QP = 1. 3、QPE / QE = 0. 31 的流程最高为 0. 654% ． 参 考 文 献 ［1］ Su S，Beath A，Hua G，et al． An assessment of mine methane mitigation and utilisation technologies． Prog Energy Combust Sci， 2005，31( 2) : 123 ［2］ Su S，Chen H W，Teakle P，et al． Characteristics of coal mine ventilation air flows． J Environ Manage，2008，86( 1) : 44 ［3］ Ma X Z． Ｒesearch of VAM oxidation equipment． Min Saf Environ Prot，2011，38( 5) : 17 ( 马晓钟． 煤矿乏风氧化装置的研制． 矿业安全与环保， 2011，38( 5) : 17) ［4］ Lü Y，Jiang F，Xiao Y H． Experimental study of coal mine venti￾lation air methane oxidization． J China Coal Soc，2011，36( 1) : 973 ( 吕元，姜凡，肖云汉． 煤矿通风瓦斯甲烷热氧化装置实验研 究． 煤炭学报，2011，36( 6) : 973) ［5］ Zhou X． Experiment Study of Coal Mine Ventilation Air Methane Oxidation［Dissertation］． Beijing: Institute of Engineering Thermo Physics，Chinese Academy of Sciences，2009 ( 周娴． 煤矿乏风低浓度甲烷氧化处理实验研究［学位论文］． 北京: 中国科学院工程热物理研究所，2009) ［6］ Zheng B，Liu Y Q，Liu Ｒ X． Oxidation of coal mine ventilation air methane in thermal reverse-flow reactor． J China Coal Soc， 2009，34( 11) : 1475 ( 郑斌，刘永启，刘瑞祥． 煤矿乏风的蓄热逆流氧化． 煤炭学 报，2009，34( 11) : 1475) ［7］ Gomes V G，Hassan M M． Coalseam methane recovery by vacuum swing adsorption． Sep Purif Technol，2001，24( 1) : 189 ［8］ Olajossy A，Gawdzik A． Bunder Z，et al． Methane separation from coal mine methane gas by vacuum pressure swing adsorption． Chem Eng Ｒes Des，2003，81( 4) : 474 ［9］ Dong F，Lou H M，Kodama A，et al． The Petlyuk PSA process for the separation of ternary gas mixtures: exempliflcation by separa￾ting a mixture of CO2 -CH4 -N2 ． Sep Purif Technol，1999，16( 2) : 159 ［10］ Yang X，Liu Y S，Li Y L，et al． Study on low concentration oxy￾gen-bearing coal mine methane enrichment by pressure swing ad￾sorption． J China Coal Soc，2011，36( 1) : 91 ( 杨雄，刘应书，李永玲，等． 变压吸附法富集低体积分数含 氧煤层气的研究． 煤炭学报，2011，36 ( 1) : 91) ［11］ Liu Y S，Yang X，Li Y L，et al． Pressure equalizing processes in vacuum pressure-swing adsorption for upgrading methane in coal mine gas． J Univ Sci Technol Beijing，2010，32( 11) : 1495 ( 刘应书，杨雄，李永玲，等． 真空变压吸附提浓煤层气甲烷 的均压过程． 北京科技大学学报，2010，32 ( 11) : 1495) ［12］ Gu M，Xian X F． Numerical simulation of pressure swing adsorp￾tion processes for coal bed gas extracted． J China Coal Soc， 2001，26( 3) : 140 ( 辜敏，鲜学福． 抽放煤层气变压吸附过程的数学模拟． 煤 炭学报，2001，26( 3) : 140) ［13］ Ci H Y，Li M，Lu S Y． CH4 /N2 adsorption kinetics on carbon molecular sieve． J China Coal Soc，2010，35( 2) : 316 ( 慈红英，李明，卢少瑜． CH4 /N2 在炭分子筛上的吸附动力 学． 煤炭学报，2010，35( 2) : 316) ［14］ Su S，Agnew J． Catalytic combustion of coal mine ventilation air methane． Fuel，2006，85( 9) : 1201 ［15］ Thiruvenkatachari Ｒ，Su S，Yu X Y． Carbon flbre composite for ventilation air methane ( VAM) capture． J Hazardous Mater， 2009，172( 2 /3) : 1505 ［16］ Lei L C． Upgrade of Low Content of Methane in Coal Mine Venti￾lation Air by Pressure Swing Adsorption［Dissertation］． Dalian: Dalian University of Technology，2010 ( 雷利春． 煤矿乏风中低浓度甲烷的变压吸附提纯［学位论 文］． 大连: 大连理工大学，2010) ［17］ Ｒuthven D M，Farooq S，Knaebel K S． Pressure Swing Adsorp￾tion． VCH Publishers Inc． ，1994 ［18］ Zheng X G，Liu Y S，Liu W H． Two-dimensional modeling of the transport phenomena in the adsorber during pressure swing adsorption Process． Ind Eng Chem Ｒes，2010，49( 22) : 11814 ·534·