负责人:杨庆远

所在学院：化学工程与技术学院

一、项目简介

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。

二、产品性能优势

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。

三、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。

四、技术成熟度

√概念验证 □原理样机 □工程样机 √中试 √产业化

五、合作方式

√联合研发 √技术入股 □转让 √授权（许可） □面议