改性干水体系中瓦斯水合分离动力学与回收研究
张强
李向
吴强
薛广鑫
黑龙江科技大学 安全工程学院,黑龙江 哈尔滨 150022
摘要：煤炭行业低碳化发展是实现碳中和目标的关键,降低碳排放强度是"双碳"目标的必然要求,因此在碳达峰背景下探寻快速高效分离回收低浓度煤矿瓦斯的方法十分必要.据此基于水合物技术,运用结冷胶、碳纳米管和铜粉对干水进行改性,并以干水作为试验液相,在 3.0 MPa,275.2 K条件下静态体系中进行多轮次水合物形成循环试验,考察非改性干水、结冷胶-四氢呋喃(THF)、碳纳米管-THF、铜粉-THF改性干水对25%CH4/67%N2/8%O2混合气的分离动力学和CH4回收效果的影响,并对比了不同改性材料干水重复应用的性能稳定性.结果表明:改性材料中结冷胶体系分离效果最好,与非改性干水体系相比,结冷胶-THF改性干水体系气体消耗量显著增加9.36 倍,水合物初始生长速率提高 87.45%,CH4平均回收率最大为 56.4%.4 种结冷胶质量分数(3%、6%、9%、12%)优选结果显示含有9%结冷胶的改性干水体系(GDW)具有较好的动力学稳定性和回收效果.而碳纳米管-THF、铜粉-THF改性干水对瓦斯水合物形成具有轻微的抑制作用,在多轮次水合物形成过程中出现部分解离时,存在自由水和未解离干水的一个最优配比,从而达到最优动力学效果.鉴于结冷胶改性干水的高回收率、良好的循环性和能耗低的特点,有望成为水合物法分离回收低浓度瓦斯的一种新的方法.
关键词：改性干水水合物CH4回收率动力学稳定性
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)
资助基金：黑龙江省自然科学基金资助项目(YQ2022E041)中国博士后科学基金资助项目(2021MD703832)黑龙江省博士后科学基金特别资助项目(LBH-TZ2116)国家自然科学基金(U21A201649)
论文发表日期：2023-12-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 607-617 )
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