基于Aspen Plus的低浓度含氧煤层气低温精馏的模拟研究.pdf

Vo. 43 N
矿业安全与球保
第43卷第1期
トcb.2016
MINING SAFETY ENVIRONMENTAL, PROTECTION
2(016年2月
马代輝.基于 Aspen Plus的低浓度氯层气低温精馏的模研究[J].矿业安全与环保,2016,43(1):38-40
文章编号:1008-4495(2016)01-0038-03
基于 Aspen Plus的低浓度含氧煤层气
低温精馏的模拟硏究
马代辉
(1.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037;2.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆40009)
摘要:针对低浓度姝层气深冷液化工艺,使用化工流程拟软件 Aspen Plus,对低温精馏过程进
了模拟研究,发现当原料气入口流量为52kmol/h,精馏塔压力为0.34MPa时,塔底液态甲烷的纯度
为99%。分析了抽采煤层气流量波动对低温橢馏效乗的影响,发现当煤层气流量降低时,塔顶氮氧尾
气中的押烷含量増加,并且处于爆炸界限内;随着煤层气流量增加,褡底烷的纯度和回收率均降低。
关键词:低浓度煤层气;液化;精馏塔;甲烷纯度;回收率
中图分类号:TD712+.67;TE644
文献标志码:A
网络出版时间:2016-02-0219:23
网络出版地址:htp://www.cnki.net/kcms/deti/50.1062.TD.20160202.1923.020.html
Simulation Study on Cryogenic Distillation Process of Low-concentration
Oxygen-containing Coal-bed Methane Based on Aspen Plus
VA Daihui
(1. State Key Boratory of Gus Disaster Monitoring and Emergency Technology, Chongging 400037, China
2. China Coal Technology and Engineering Group Chongging Reseurch Institute, Chongging 400039, China)
Abstract To aim at the cryogenic liquefaction technology of low-concentration coal-bed methane, simulation study was
made on Ihe cryogenic distillation process with Aspen Plus soml ware. IL was found lrom lhe sludy thal when the inlet flow rale of
the Iced gas was 552 kmol/h and Lhe pressure of Lhc distilation columnn was 0. 34 Mpa, the purity of Lhe liquid methane al lhe
column bottom was 90% Amalysis was caried out on the infuence of the coal-bed methane fow rate fuctuations on the
cryogenic distillation. When the Mlow rale ofcoal-bed melhane decreased, Ihe melhane conlenl in nit rogen oxide gases al the top
of the columu inereased and was within the explosion limit; with the inercase of Lhe [low rale of coal-bed mcthanc, the purity
and recovery of the methane at the column bottom decreased
Keywords: low-conceniraltion coal-bed mcthanc; liquefaction; distillation column: purity ofmethanc; recovery
随着人类对能源需求的不断增加,煤炭消耗激
大量、便捷、低成本运输,因此得到越来越多的青睐
增帯来的环境污染问题日益严峻。2010年,中国成和重视。虽然以甲烷为主要成分的煤层气在中国的
为世界最大的能源消耗国家,占到全球能源消耗总
储量位居世界第三,其利用率不容乐观,尤其是低
量的20%,且主要的能源消耗来自于煤炭。大气
浓度含氧煤层气的工业化利用在国内几乎为零2?。
污染问题迫使中国开始调整国家的能源结构。由于
因此,笔者运用大型的化工模拟软件 Aspen Plus
天然气燃烧热值高、坏境污染程度低,储量丰高,被
对低浓度含氧煤层气的精馏过程进行模拟研究,重
液化后体积将缩小至原来的1/625,适应在偏远地区
点研究了当甲烷体积分数(浓度)为35%时,精懈塔
对氮、氧的分离效果。针对煤层气抽采的不稳定
收稿日期:2015-04-26;2015-07-02修订
性,还分析了在精馏塔入口原料气流量波动的情
基金项目:“十二五”国家科技重大专项(2011ZX05041
况下,对精馏效果的影响,为工业化应用提供参考。
004-0)02)
作者简介:马代辉(1971ー),男,四川什邡人,高工程
低温精馏流程
师,主要从事煤瓦斯灾害防治技术研究、科研技术管理
煤层气整个低温精馏流程如图1所示,经过脱
38