有序介孔材料水合物分離煤層氣實驗研究.pdf

1、我國煤層氣資源豐富，據(jù)初步估算,全國埋藏在2km以內(nèi)的煤層氣資源量達(dá)30~35萬億m3，總量居世界前列。隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的加快，對我國能源結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)設(shè)施和能源體系的要求也逐漸加大。傳統(tǒng)上煤礦開采帶來的環(huán)境問題，導(dǎo)致人們在可持續(xù)發(fā)展上傳統(tǒng)的煤炭能源體系引起新的思考，繼而發(fā)展到煤層氣能源的開發(fā)。合理利用煤層氣資源，不但可以帶來巨大的經(jīng)濟效益，提升人們生活質(zhì)量，實現(xiàn)燃料的根本性轉(zhuǎn)變，還能夠減少煤層氣資源帶來的環(huán)境問題。

2、　　我國作為世界的頭號發(fā)展中國家，在經(jīng)歷的漫長的歷史轉(zhuǎn)變，我國的人民生活質(zhì)量逐漸提高。雖然我國占據(jù)世界上巨大的資源，但同時由于科技能力，改造自然的能力還有所欠缺，嚴(yán)重制約了我國能源的利用率。在早期，對于煤層氣資源這一巨大的資源沒有采取對應(yīng)的管理措施以及利用措施。在能源開采發(fā)展進(jìn)程中，往往忽略煤層氣資源的這一巨大伴生資源量的利用，僅僅針對煤炭單一開采。
　　目前，我國對煤層氣資源只是進(jìn)行了采取了一些的簡單的策略。總體可以分為地面開采

3、與井下抽采，其中以井下抽采為主，但是往往達(dá)不到可以利用的濃度要求。所以本文就煤礦開采中低濃度瓦斯利用的問題，通過水合物合成法將 CH4分離出來，通過相平衡模型進(jìn)行現(xiàn)場實用性檢驗并進(jìn)行工業(yè)化的應(yīng)用分析：
　　(1)分析水合物合成在多孔介質(zhì)的原理。自行設(shè)計一套簡易水合物合成單元結(jié)構(gòu)，以甲烷濃度高的煤層氣為原料氣，進(jìn)行甲烷分離并改進(jìn)工業(yè)化推廣。
　　(2)使用近年來應(yīng)用范圍比較廣的有序介孔材料 SBA-15，探討該材料的實用性以及

4、便利性，通過分析有序介孔材料SBA-15的表征數(shù)據(jù)，探索有序介孔材料內(nèi)水合物合成原理以及改善效果。在材料改進(jìn)方面，為水合物的合成方向提供良好的基礎(chǔ)性建議與新思路。
　　(3)以THF與THF+SDS兩個系統(tǒng)對比，探究表面活性劑十二烷基硫酸鈉SDS的作用效果，以及對反應(yīng)期的特殊影響。應(yīng)用滿足分子篩浸潤濃度的 THF質(zhì)量濃度的19％與最佳摩爾配比的2.56%的 TBAB在介孔分子篩SBA-15的載體下，進(jìn)行水合物合成實驗且對比不同促進(jìn)

5、效果和反應(yīng)單元影響機理。對比兩個反應(yīng)體系中，二次反應(yīng)對甲烷儲氣效果與速率的影響。建立毛細(xì)作用與孔道汲水復(fù)合作用模型。直觀討論，水合物合成地點與機理。
　　(4)根據(jù)純水體系下的水合物合成條件相平衡和水逸度模型，探究兩種體系的相平衡模型，預(yù)測反應(yīng)條件的嚴(yán)格性。通過計算甲烷回收率，探索其本套系統(tǒng)的實用性。根據(jù)模擬值與實驗值對比，探究煤礦井下瓦斯天然氣回收，水合物合成循環(huán)工藝。探索可以續(xù)接兩種成套的甲烷濃度高情況下的煤層氣水合物提純系統(tǒng)