然而CH4/N2分离在变压吸附领域依旧是一项难题。PSA分离技术主要依据吸附平衡差异或吸附动力学差异实现CH4/N2的分离。多数PSA技术都是基于吸附平衡差异，即利用CH4与N2在吸附剂上达到吸附平衡时吸附量的差异实现分离，目前国内外据此开展了很多研究工作[1-7]，结果表明，如不经过反复浓缩，很难将低浓度煤层气中的甲烷含量提高至90％以上。其原因一是缺乏高效吸附剂，使得CH4与N2在其上的吸附差异量足够大，从而实现高效分离。原因之二在于与常规PSA过程不同，作为产品气的CH4在绝大多数吸附剂上是强吸附组份，甲烷只能作为塔底产品在解吸时得到，其纯度和回收率均受到很大影响，且往往失去储运所需压力。也有研究[8]以产品气对吸附塔进行冲洗从而提高产品气纯度，但需在较高的回流比才得到高纯度CH4，同时也并没有改变CH4作为塔底产品的现状。
对于含有CO2煤层气的浓缩通常都是分两步进行，首先采用吸附法或吸收法脱除其中的CO2，然后再进行变压吸附浓缩，如何改进工艺、降低投资、提高回收率是今后研究的重点。以MIL-101作为分离吸附剂，通过单塔实验考察分离过程的影响因素，确定最佳实验条件和工艺参数，并建立连续实验装置对工艺的稳定性和经济性做出可靠评价。采用新工艺能够使模拟煤层气中甲烷的含量提高到90%以上，解决抽放煤层气中甲烷分离浓缩问题，提高煤层气的综合利用价值。 |