真空变压吸附法提升煤矿乏风瓦斯甲烷浓度的关键策略

本文主要探讨了真空变压吸附（VPSA）技术在提升煤矿乏风瓦斯（VAM）提浓过程中的应用。首先，研究者着重分析了一种特定活性炭的吸附性能，发现它对于甲烷和氮气的混合气体具有较高的分离能力，其分离因子达到了5.20。这一特性使得活性炭成为理想的吸附剂选择。 研究者采用这种活性炭作为吸附剂，构建了三塔真空变压吸附装置，深入研究了循环流程中抽排步骤对吸附分离效果的影响。实验结果显示，引入抽排步骤能够在保持吸附和解吸压力不变的情况下显著提升产品气中甲烷的浓度。随着抽排比的增加，甲烷浓度呈现上升趋势，但有一个上限，一旦超过这个极限值，甲烷浓度趋于稳定。然而，抽排比的增加会导致回收率的下降，这反映了在效率和纯度之间的一个权衡。 此外，文章指出均压过程和吸附压力对抽排过程有显著影响。相较于传统的抽排气排空流程，采用抽排气回流流程可以有效地提高甲烷的回收率，但对甲烷浓度的直接影响并非总是正向的。存在一个临界抽排比，低于这个值时，采用抽排气回流可能会导致产品气甲烷浓度降低。具体来说，在吸附压力为140 kPa和解吸压力为14 kPa的情况下，通过该流程可以从0.2%的原料气中提升到0.680%的甲烷浓度。 本文提供了真空变压吸附技术在处理煤矿乏风瓦斯过程中的一种优化策略，为提高甲烷的提取效率和纯度提供了有价值的操作参数指导。这对于煤炭工业减少甲烷排放，实现节能减排具有重要的实践意义。