中文摘要：

我国低浓度抽放煤层气规模不等且分散，很难集中利用，传统技术难以分离且极不经济。本项目利用水合物促进剂（如四氢呋喃等）和纳米尺度空间吸附势场的双重催化作用，在有序介孔材料孔内形成水合物，利用甲烷与氮气和氧气水合物生成压的较大差异，控制煤层气的操作压力，使其满足甲烷水合物的生成压力，而氮气和氧气的分压低于各自水合物的生成压力,从而强化甲烷/空气的分离。研究将制备系列具有不同表面性质的介孔材料，采用孔径调节等手段构建合理的纳米尺度空间，通过对纯组分气体和模拟煤层气水合物生成和解析过程的平衡研究和动力学研究，建立热力学和动力学模型，探讨纳米空间内水合物分离机理，明确各因素对产品气甲烷纯度和收率的影响。以填充促进剂水溶液的有序介孔材料为高效甲烷/空气分离剂，将水合物分离原理引入变压吸附分离工艺，实现低浓度煤层气甲烷富集的连续运行。