李建伟，张三莉，宣自润，姚卫国，陈冲

（西安科技大学化学与化工学院，陕西西安710054）

煤层气单塔吸附过程的模拟

李建伟，张三莉，宣自润，姚卫国，陈冲

（西安科技大学化学与化工学院，陕西西安710054）

采用Aspen Adsorption软件建立了φ(CH4)为20%煤层气的吸附非等温模型，研究了单塔穿透吸附过程的动态模拟，考察了床层温度、甲烷和氮气的吸附量以及气速等参数的分布规律。结果表明：穿透曲线的模拟结果和实验基本符合。床层相同位置处、同一时间内吸附相和气相温度变化相似，且随时间的推进，各段温度先升高后降低，最终趋于稳定，温度变化幅度为5～15℃。吸附前期，甲烷吸附处于竞争优势，在吸附时间750s时吸附达到饱和，吸附量为0.653mol/kg，约为氮气吸附量的2倍。在150s之前，床层出口段气速始终小于入口段，随时间的增长，进口段气速优先升高，其他段气速随后，待750s后床层吸附达到饱和，此时，各段气速稳定并保持在一个较高的水平。

煤层气；吸附；模拟；Aspen Adsorption；穿透曲线；轴向分布

煤层气是重要非常规天然气资源[1]，但是煤炭开采采出的煤层气（CMM）甲烷含量一般较低，难于充分高效利用，因此开发高效的煤层气甲烷富集技术，对煤层气的综合利用意义重大[2-5]。

当前浓缩煤层气的研究，主要建立在实验室范围内[6-8]。而越来越多的学者开始关注软件在煤层气富集工艺的研究。四川大学施海珊等[9]采用ASPEN ADSIM模拟CH4和N2的吸附过程，考察了压力、温度和传质系数等对甲烷吸附过程中穿透曲线的影响。杨华伟[10]等建立了三塔真空变压吸附工艺模拟CH4/N2的分离过程，且考察了多种因素对产品纯度和回收率的影响。……