【摘 要】
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我国的油页岩储量丰富,油页岩干馏过程中会产生大量的干馏气,这里称之为油页岩干馏气。因为大部分油页岩干馏气中CH4的含量相对较低,不能直接作为燃料使用,所以本次研究的目的是对油页岩干馏气中的CH4进行分离和提浓,使其中的CH4浓度达到90%以上,基本达到民用天然气的使用标准。目前的气体分离技术应用于低浓度CH4油页岩干馏气分离和提浓时,投资和生产成本相对较高。所以,本研究采用水合物技术对油页岩干馏气
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我国的油页岩储量丰富,油页岩干馏过程中会产生大量的干馏气,这里称之为油页岩干馏气。因为大部分油页岩干馏气中CH4的含量相对较低,不能直接作为燃料使用,所以本次研究的目的是对油页岩干馏气中的CH4进行分离和提浓,使其中的CH4浓度达到90%以上,基本达到民用天然气的使用标准。目前的气体分离技术应用于低浓度CH4油页岩干馏气分离和提浓时,投资和生产成本相对较高。所以,本研究采用水合物技术对油页岩干馏气模拟气中的CH4进行分离和提浓,主要研究内容及结论包括:对油页岩干馏气生成水合物的热力学条件进行测定,首先以TBAB和THF为添加剂分别进行实验,测定纯添加剂体系油页岩干馏气生成水合物的热力学条件。然后将两种添加剂进行复配,采用正交实验法测定复配体系中干馏气生成水合物的热力学条件。研究表明在热力学实验中,不同添加剂体系的促进效果如下:THF体系优于TBAB体系且TBAB体系约等效于复配体系。利用水合物法进行油页岩干馏气中CH4的分离和提浓实验,其中一级分离实验分别以TBAB和THF为添加剂,实验过程采用更接近工业应用的恒压法。研究表明与TBAB相比,THF为促进剂用于油页岩干馏气水合分离,经过一级分离,可将CH4的含量由15%提高至40%以上,而TBAB体系仅为30%左右,经过一级分离的筛选之后,将THF确定为多级分离的添加剂。经过四级分离,混合气中CH4的体积分率可以达到90%以上,单级回收率最高可达到25%以上。以Chen-Guo水合物热力学模型为基础,建立了适用于THF体系油页岩干馏气生成水合物的热力学预测模型。利用MATLAB进行编程,对模型中的参数进行拟合和优化,并将实验数据与模型数据进行对比。结果表明,建立的模型能够较好的预测THF体系中不同组成的油页岩干馏气生成水合物时的热力学数据,平均误差在10%以内。
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