日前，中國(guó)煤科煤科院煤層氣高效利用團(tuán)隊(duì)申報(bào)的“低濃度煤層氣變壓吸附濃縮利用技術(shù)”，入選生態(tài)環(huán)境部等5部委聯(lián)合發(fā)布的《國(guó)家重點(diǎn)推廣的低碳技術(shù)目錄（第五批）》。這是繼2024年入選國(guó)家能源局能源綠色低碳轉(zhuǎn)型典型案例后，該技術(shù)成果再次獲得認(rèn)可。

該技術(shù)可將甲烷濃度為25%至30%的煤層氣提濃,變?yōu)榧淄闈舛?0%以上的CNG（壓縮天然氣），甲烷回收率超90%，產(chǎn)品能耗低于1千瓦時(shí)/立方米壓縮天然氣，每年可減排二氧化碳約25萬噸。

該技術(shù)的攻關(guān)始于2013年。當(dāng)時(shí)，我國(guó)煤礦甲烷排放量占工業(yè)源溫室氣體比例居高不下，而低濃度（濃度為20%至30%）煤層氣因分離技術(shù)瓶頸，長(zhǎng)期被視為“雞肋”資源。

煤科院炭材料技術(shù)研究所副所長(zhǎng)郭昊乾表示，甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的28倍，若能將其提濃至天然氣標(biāo)準(zhǔn)，既能降低我國(guó)天然氣資源進(jìn)口依賴，又能助力企業(yè)低碳發(fā)展。

“低濃度煤層氣主要成分是甲烷和氮?dú)?，它們的?dòng)力學(xué)直徑僅差0.016納米，大約是頭發(fā)絲的十萬分之一，分離難度極大。開發(fā)這種吸附劑堪稱在頭發(fā)絲上雕花。”郭昊乾介紹道。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)五年攻關(guān)和上千次試驗(yàn)，取得關(guān)鍵性突破。在工藝開發(fā)階段，研發(fā)團(tuán)隊(duì)面臨重大挑戰(zhàn)：煤層氣中含有的少量氧氣，在吸附分離過程中極易使甲烷在濃度爆炸極限范圍內(nèi)爆炸。研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新研發(fā)除氧提濃一體化工藝，在甲烷和氮?dú)夥蛛x過程中同步將氧氣濃度降低至0.5%以下，提升了裝置安全等級(jí)。

2022年8月28日，山西陽泉低濃度瓦斯利用工業(yè)化示范項(xiàng)目順利通過性能考核，得到現(xiàn)場(chǎng)專家一致認(rèn)可。

依托自主開發(fā)的核心吸附材料和變壓吸附工藝，研發(fā)團(tuán)隊(duì)破解了煤層氣提氦難題。2023年12月，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在甘肅蘭州窯街煤電集團(tuán)建成全球首套煤層氣提氦工業(yè)示范裝置。

郭昊乾介紹：“從煤層氣中提氦就像從1噸沙子里找出1粒金沙，難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于甲烷和氮?dú)獾姆蛛x。利用自主研發(fā)的變壓吸附、膜分離和純化技術(shù)，我們將氦氣純度從0.1%提高到了99.999%?！?/span>

2024年，河南平頂山煤層氣梯級(jí)利用示范項(xiàng)目再樹標(biāo)桿，實(shí)現(xiàn)不同濃度煤層氣“提濃—發(fā)電—供熱”全鏈條資源化利用。

目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在山東勝利油田百萬噸級(jí)CCUS（碳捕集、利用與封存）項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試最新開發(fā)的油田氣二氧化碳捕集提純和液化裝置，開啟跨行業(yè)綠色減排新征程。下一步，他們將持續(xù)推進(jìn)跨行業(yè)二氧化碳減排技術(shù)攻關(guān)，深化吸附材料與工藝創(chuàng)新，為能源綠色低碳轉(zhuǎn)型提供堅(jiān)實(shí)技術(shù)支撐。