由于甲烷、氮气、氧气分子的动力学直径都比较接近，分别为3.8Å、3.64 Å和3.46 Å。经过较长时间的探索，四川省达科特能源科技有限公司研发出了脱氧专用吸附剂的制备工艺条件，较好地将专用吸附剂的孔径控制在甲烷和氧气的动力学直径之间，制得的专用吸附剂能对甲烷和氧气具有较大吸附比，且能够达到30，如此高的吸附比，可以将瓦斯气中的氧气有效脱出，而甲烷的损失量非常小。中试长时间测试证实：吸附剂性能稳定。吸附剂对O2、CH4、N2的吸附等温线见图1。

图1专用吸附剂对CH4和O2的吸附等温线

大多数瓦斯气中的甲烷含量较低，而气体分离对相应的气体压缩是最基本的要求。但对低浓度瓦斯气的压缩将带来较大的安全隐患。为保证低浓度瓦斯气（甲烷< 40%）回收甲烷安全顺利进行，应对低浓度瓦斯气在低压下进行甲烷富集，使甲烷含量达到40%后再进行压缩脱氧。为此，我们在瓦斯气回收甲烷的工艺过程中还研发出一种低浓度瓦斯气富集甲烷的专用吸附剂。该吸附剂同样据有导热、导电等防爆、抑爆及隔爆功能。富集甲烷专用吸附剂对CH4、O2及N2的吸附等温线如图2所示。

所以气体分离过程中，在塔内装填新型专用吸附剂，而在除塔外的其它有可能出现爆炸范围气体的设备或管道均装填抑爆材料，可有效的保证低浓度瓦斯气回收甲烷。引爆验证试验装置和相应的试验结果分别见图3和表1。

表1：引爆罐装满专用吸附剂后，充入CH4、空气和O2混合气的引爆结果。

    2.2 原料气的富集试验

试验表明，采用具有抑爆功能的专用吸附剂，能够确保装置的安全运行，经采用变压吸附，能顺利将20%左右的甲烷含量提浓至40%以上，且获得甲烷混合气中的O2含量在10%左右，小于正常状况下12.6%。这有利于下阶段脱氧气分离。吸附后的尾气主要为氧气、氮气，其中甲烷含量在1%左右；整个过程甲烷收率＞98%。

本试验采用5—1—2连续真空工艺，即采用5个吸附塔，其中一个吸附塔处于进料，一个塔处于抽真空再生，其余塔处于均压、降均压升及置换状态。瓦斯气分离要求为：吸附出口脱氧气中的O2＜1%、CH450～75%；解吸气中CH4＜2%。

本装置由5台吸附塔、2台稳压罐、1台特殊型式的喷水螺杆压缩机、冷干机、37台程控阀门、计算机控制系统、甲烷在线分析仪、氧气在线分析仪等构成。

首先送来的低压瓦斯气经喷水螺杆压缩机将瓦斯气压缩至0.7MPa，出口气体温度达到60℃，随后经冷干机将气体冷至3～4℃，使气体中的水份冷凝脱除。脱水后的气体从装有脱O2专用吸附剂的塔底进入，经过专用吸附剂床层，瓦斯气中的氧气及少量氮气气被吸附，吸附塔顶出来的脱氧瓦斯气中的O2＜1%、CH4 50～75%，吸附饱和的吸附塔经两次均压、升压及置换后，进行抽真空再生，抽真空出来的解吸气中CH4＜2%。

由脱氧专用吸附剂的吸附等温线可看出，随着吸附压力的增高，吸附剂对氧的吸附能力显著增加。提高吸附压力可以提高设备处理能力，减少吸附剂用量，但吸附压力增高，能耗必然增加，另外如前所述，随吸附压力升高，CH4爆炸上限也会随之升高。为了控制吸附操作在爆炸极限之外，使安全加上多重保险，试验压力控制在0.6～0.7MPa，同时也进行了低于此压力的吸附试验，典型试验结果见表2。

表2 吸附压力对吸附结果的影响

表3 原料气中CH4浓度对吸附结果的影响

　　3 结论

　　(1)所开发的专用吸附剂，性能稳定，适合规模装置运用。

　　(2)所开发的专用吸附剂，具有防止静电聚集和抑爆作用，能保证装置的运行安全。

　　(3)由抑爆与变压吸附相组合的气体分离技术，能安全有效的完成低浓度煤矿瓦斯气中O2的脱除，脱O2气中O2的含量<1%，解吸气中CH4含量≤2%，保证了后续加工的安全。