Teoretyczna analiza zatężania metanu w powietrzu wentylacyjnym kopalń w procesach adsorpcji zmiennociśnieniowej i membranowym

Celem pracy było określenie, poprzez wielowariantowe obliczenia symulacyjne, możliwości zatężania metanu w mieszaninie z azotem w procesie adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA) i procesie membranowym. W przypadku procesu PSA, w którym adsorbentem był węgiel aktywny Takeda G2X7/12, określono zależność stężenia metanu w gazie wzbogaconym i sprawności odzysku CH4 od podstawowych parametrów ruchowych. Stwierdzono, że w symulowanym procesie można z bardzo dużą sprawnością odzysku (~90%) uzyskiwać strumień gazowy o stężeniu metanu wynoszącym około 1% obj., co umożliwia jego wykorzystanie w turbinach gazowych na paliwo ubogie. W przypadku procesu membranowego symulowano pracę modułu UBE CO-C05, określając zależność między stężeniem metanu, sprawnością jego odzysku, ciśnieniem po stronie zasilania i liczbą permeacji. Stwierdzono, że w module tym można uzyskać gaz wzbogacony o stężeniu metanu 0,5%, które jest wystarczające z punktu widzenia produkcji użytecznego ciepła w autotermicznym reaktorze rewersyjnym.

In this study the enrichment of methane in ventilation air by pressure swing adsorption (PSA) and by membrane separation was investigated theoretically. In the case of the PSA process, which uses Takeda G2X7/12 activated carbon, the impact of various process parameters on the concentration of CH4 in the enriched gas and methane recovery was determined. It was found that the PSA process can provide a gaseous stream containing ~1 vol. % of CH4 with a high methane recovery (~90%). Such a stream may be used in lean-fuel turbines. In the case of the membrane process the UBE CO-C05 module was used and the relationship between the concentration of methane and its recovery, the pressure of feed gas and the permeation number was determined. It was found that in such a process the enriched stream containing ~0.5 vol. % of methane can be produced, which should ensure the recovery of heat when fed to a thermal reverse-flow reactor.