一、成果名称

基于新型 MOF 材料的煤层气提浓技术

二、项目介绍

1.详情

本项目针对煤层气开采中对高效 CH4/N2 分离材料的重大技术需求，提供一种基于新型 MOF 材料的变压吸附提浓煤层气技术，包括用于 CH4/N2 分离的新型 MOF 材料、移动撬块化煤层气提浓装置。基于高性能 MOF 吸附材料的变压吸附技术有望突破现有的技术瓶颈，能大大提高煤层气这种矿产资源的开采效率。可以生产纯度大于 85%的甲烷，煤层气中甲烷的回收率大于 90%。与常规变压吸附提纯煤层气技术相比，该技术可以缩短吸附-解吸附周期，单位体积吸附剂的处理量提高 2-4 倍，吸附剂装填量减少 25-30%。另外，由于低浓度煤层气具有规模小，分布分散，供气不稳的特点，基于高性能吸附剂的撬块化提浓装置特别适合于低浓度煤层气开采，是未来的主要趋势。

2.关键技术

该项目的核心是高性能 MOF 吸附分离材料的设计与制备，以新型 MOF 材料为吸附剂，结合变压吸附技术，实现低浓度煤层气中甲烷的高效回收与利用，可解决目前煤层气开采行业中存在的一些问题：

（1）. 大幅提高甲烷的纯度和回收率。常规变压吸附技术提浓后的甲烷纯度一般在 40-60%，回收率在 50-70%。基于高性能 MOF 吸附剂的变压吸附技术，提浓后甲烷纯度可达 85%，甲烷回收率大于 90%

（2）. 大幅提升 PSA 分离装置的处理能力。传统吸附剂 CH4/N2 的分离比在 3-6 之间，而高性能 MOF 材料的 CH4/N2 的分离比可达 12。MOF 材料具有超大的比表面积，同样的装填量下，MOF 材料吸附甲烷的量是传统吸附剂的 2-3 倍。基于 MOF 材料的 PSA 装置分离 CH4/N2 的能力大幅提高，并可以使分离装置小型化。

（3）. 有效提升煤层气的开采效率。根据我国矿井分布的特点，基于新型 MOF材料的移动撬装式变压吸附装置，可以有效提高煤层气开发与利用的效率，非常适合在煤矿行业应用。

3.市场前景及应用

目前，全国共有煤层气探井 4900 余口，直井开发井 15000 余口，2018 年我国煤层气产量 72.6 亿立方米，并且以每年 7%的速度增长，我国探明可开采煤层气资源大于 40000 亿立方米，该项目具有广阔的应用前景。该项目产业化后，可面向国内几个煤层气产业聚集地（沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘、川南-黔北）布局推广。多个省份的煤层气全产业链条产值已超过 800 亿元。目前基于高性能 MOF 吸附剂的变压吸附技术和提浓装置暂未出现，本项目产品有望填补国内市场空白。

4.技术成熟度：原理样机

5.合作方式：面议

6.负责人：杨庆远