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煤层气是一种清洁的非常规天然气资源,主要成分是CH4。我国是世界上第三大煤层气储量国,每年开采的煤层气中约65%为低浓度煤层气。高效利用低浓度煤层气可以节约能源、保障煤矿安全、减少环境污染,具有重要现实意义。气体水合物法提纯低浓度煤层气具有原料简单、储气密度大、储运安全、能耗低等特点,是一种有良好应用前景的新方法。目前关于该方法提纯煤层气的研究以实验为主,但是实验周期长,此外受实验装置限制无法实现连续多级提纯,而且对提纯过程的能耗情况缺乏深入认识。针对以上问题,本文根据自主研发的煤层气提纯实验系统,采用某软件对气体水合物法提纯低浓度煤层气进行单级提纯、二级串联提纯、二级并联提纯的流程模拟,研究不同提纯流程的设备?损失,通过改变操作条件分析系统?效率的变化规律,并采用?分析法对能源装置进行综合评价,得出以下几点结论:（1）当CH4回收率为46.1%,操作条件为:T=283.4K、P=2.6MPa时,低浓度煤层气（30.0%CH4+70.0%N2,1.00 mol/s）经过单级提纯后产品气的CH4浓度提高至47.2%,经过二级串联和二级并联提纯后产品气的CH4浓度均为72.0%。（2）通过计算三种提纯流程的?损和局部分析操作单元中的物流?值,发现水合物法提纯低浓度煤层气工艺流程的?损主要集中在水合物生成单元,气体水合物生成过程中的不可逆?损失是造成反应器?损的关键因素。在水合物分解单元中,气体水合物受热分解出CH4浓度较高的产品气,分解单元内的物理?和化学?均增加。（3）经过二级提纯后产品气的单位?高于单级提纯的产品气单位?,达到了585.62 kJ/mol,与原料气相比提高了140.0%。单级、二级串联和二级并联提纯流程的产品?效率分别为39.67%、17.50%、26.56%,其中二级并联提纯流程的?损最低。因此,如果产品气要满足天然气的使用要求,二级并联提纯流程的性能最优。（4）在单级、二级串联和二级并联三种提纯流程中,产品?效率和系统?损率随着CH4回收率的升高而增加。当CH4回收率相同时,单级提纯流程的产品?效率最大。产品?效率随着原料气流量的升高而减小,当原料气入口流量相同时,三种提纯流程的产品?效率的大小关系为:单级提纯流程>二级并联提纯流程>二级串联提纯流程。此外,预冷单元中换热器出口热流温度的升高对系统的产品?效率和?损影响不大。（5）通过?经济分析发现低浓度煤层气经二级并联提纯后具有天然气品质,可直接出售,其产品气的利润单价约为成本单价的3倍,具有很好的经济效益,提高CH4回收率有利于降低产品气的成本单价。