该成果来源于“十三五”国家重大专项课题，开发以低压、短流程提质为技术核心的低浓度煤层气提质关键技术与装备，以及提质与制LNG、CNG、民用燃气和工业燃气分级利用的集成工艺，形成适应性更强、经济性更好、产品利用途径更广的低浓度煤层气短流程提质利用工业化成套技术，为煤矿区提供低浓度煤层气提质利用的成套技术和装备，扩大低浓度煤层气利用途径和经济利用半径，从而解决煤矿区低浓度煤层气利用率低的问题。研究吸附压力小于0.3MPa的低压、短流程变压吸附工艺，研究吸附剂在0.3MPa以下低压工况条件下吸附解吸特性，气体流速、气体浓度等因素对吸附穿透曲线的影响。研究吸附时间、提浓比例等因素对吸附效率的影响，形成各因素对吸附分离效率影响的量化关系方程，确定短流程吸附分离的最佳工艺参数和工艺流程。研究吸附剂原料配方的优化，改进吸附剂制备过程中添加剂的种类和用量,研究吸附剂磨粉、捏合、炭化、活化调控过程的工艺参数改进，开发适合低压短流程提质的碳分子筛吸附剂。研究低浓度煤层气低压短流程提质工艺中吸附塔塔内压力、温度、浓度梯度、气流分布等参数，优化吸附塔高径比、进出气口位置、支撑塔板结构等，研究气缸压紧装置、防爆控制箱等吸附塔配套装置。通过FLUENT软件流场模拟提质工况条件，研究不同气体分布方式、空塔气速等对吸附床层阻力降及吸附塔内无效空间的影响，确定最优的空塔气速和最佳分子筛填充量。研究低浓度煤层气短流程提质工艺流程、设备特性、控制参数、程控阀动作响应等参数间的相互联系，开发变压吸附塔在线故障自动诊断技术及自动切塔的运行程序。

       该成果研制的撬装式低浓度煤层气短流程提质利用装置，允许的原料煤层气浓度为15%以上，真正实现低浓度煤层气的提质利用。解决我国煤层气分布“偏、散、小”导致的难以利用的问题。撬装式装备具有设计紧凑、移动方便等特点，非常适合于煤层气气源不稳定、偏散小的特点，它可根据气源条件的变化，进行灵活地移动搬迁，提高装置利用率。

       该成果已在甘肃省兰州市窑街煤电集团海石湾煤矿推广应用，可将甲烷浓度为18%左右，二氧化碳浓度为30%以上的煤层气经过一次提质后制成甲烷浓度30%以上，二氧化碳浓度1%以下的提质产品气。装置应用后，有效较低了分散气源低浓度煤层气利用工艺的成本，为低浓度煤层气利用提供了技术支持。

图1 撬装装置实物图