煤层气在多孔介质填充管线反应器中的水合实验研究

李文涛^1,2，郭博婷³，赵建忠¹

1. 太原理工大学采矿工艺研究所2. 大同煤矿集团有限责任公司晋华宫矿3. 太原理工大学矿业工程学院

摘 要：针对目前传统方式（低温液化、变压吸附、膜分离等）对低浓度煤层气增浓工业化应用的不适用性问题,提出通过合成水合物的方式实现低浓度煤层气中CH4的富集。但该技术的实现需要解决煤层气水合物合成过程中合成速率慢、储气密度低两个问题。借鉴日本对管线式反应器的试验结果与目前理论与实验研究所得出的THF与SDS分别对水合物合成相平衡条件、储气密度、合成速率的最佳促进浓度配比和多孔介质的加入对水合物合成促进作用的研究成果,以5×10-10m沸石分子筛填充管线反应器作为水合界面,研究了摩尔分数17%THF+质量分数300×10-6SDS理论最佳促进体系下的水合物合成速率变化与工业化实现指标。实验结果表明:随着压力的升高,整体管线反应速率加快,合成速率峰值沿反应管线前移;水合驱动力的升高可有效提高水合物储气效率,且过压驱动力对水合储气的影响强于过冷驱动力;284 K/1.5 MPa条件下利用一次反应后多孔介质进行二次合成,达到相同储气量时,反应时间仅为一次合成的10%;随着水合时间的延长,284 K/1.8 MPa条件下水合单位耗气达到了67.25 m L/m L,配合二次合成对水合时间的缩短效应,可大大提高水合物合成的储气速率与储气密度。

关键词：煤层气水合物;多孔介质;储气;管线反应器;