生物甲烷产出过程中的气体组分变化.docVIP

 n 生物甲烷产出过程中的气体组分变化# 吴昱，夏大平，陈鑫，苏现波** （河南理工大学能源科学与工程学院，焦作，454000） 5 10 摘要：为明确生物甲烷产出的机理，本文在实验室条件下模拟生物甲烷产出过程，对反应产 出气体的成分及浓度进行检测，同时对反应液的 pH 进行监测。实验结果表明：反应过程中， 甲烷浓度最高可达 64.74 %；pH 值从初始值 7.13 开始，先降至 6.58，而后逐渐升高至最高 值 8.5，并稳定至反应结束；甲烷产出率在反应 12 天后，持续 4 天稳定在 19 ml/g，而后在 反应进行到 21 天的时候，陡然升至 40.65 ml/g。根据气体产出率及浓度可初步判定，生物 甲烷产出过程存在两个产气高峰期。其中，第一产气阶段以二氧化碳的产出为主，第二产气 阶段中，甲烷的浓度及产率达到最大。 关键词：地质学；生物甲烷；瘦煤；气体成分；pH 值 中图分类号：P618.11 15 Gas component changes in biological methane gas output process WU Yu, XIA Daping, CHEN Xin, SU Xianbo (School of Energy Science and Engineering, Henan Polytechnic University,Jiaozuo454000) 20 25 30 35 40 Abstract: Based on the laboratory conditions, we make a modeling of biological methane output process to determine the mechanism of the biological methane output. With testing the component and concentration of output gases, as well as monitoring the pH value of the reaction liquid, we found the result of this, during the reaction, the methane concentrations could up to 64.74%; the pH changed from 7.13 to 6.58 at the beginning, then gradually rose to 8.5, and has been stability to the end of reaction; For twelve days after, CH4 concentration has been stability at 19 ml/g,then Sudden rise to 40.65 ml/g at 21 days. According to the gas output and concentration can be initially determined that, there has two gas production peak through biological methane output process. CO2 is to primarily in the first stage, and the concentration of the methane production rate has been maximum in the second stage. Key words: geology; biological methane; lean coal; gas composition; pH value 0 引言 随着世界人口和经济的增长，传统能源正遭受着越来越多的挑战和压力。作为一种新型 的能源，煤层气以其丰富的储量，在能源结构调整的过程中具有很大的优势。近 30 年的勘 探实践和理论研究证明，生物成因的煤层气可在适宜的地质和地球化学条件下大量生成并聚 集成藏，具有巨大的经济价值和开发潜力。迄今为止，世界已发现的天然气储量为 66.4×1012 m3，其中生物成因气储量超过 13.2×108m3，占天然气储量的 20%以上，甚至可以达到 25%~30% [1]。 生物成因煤层气的具体生成途径或方式有两种：一种是由 CO2 还原而成，即：CO2+4H2 →CH4+2H2O；另一种由甲基类发酵（一般为醋酸发酵）而成，即：CH3COOH→CH4+CO2。 有研究表明，二氧化碳还原生成甲烷的速度较快，而乙酸发酵生成甲烷的速度相对较慢[2]。 实验室模拟煤产生甲烷的结果也表明，