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文献综述
煤层气是一种以吸附状态为主，形成并储存在煤系地层中的非常规天然气。我国煤层埋深浅于2000m，煤层气地质资源量约为36.81万亿立方米，相当于490亿吨标准煤。与我国陆上常规天然气资源储量相当，其储量仅次于俄罗斯、加拿大，居世界第三位，发展潜力巨大。
煤层气的主要成分是甲烷（CH4）。甲烷可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。甲烷用作热水器、燃气炉热值测试标准燃料。生产可燃气体报警器的标准气，校正气。还可用作太阳能电池，非晶硅膜气相化学沉积的碳源。以及甲烷用作医药化工合成的生产原料。所以在生产和生活中，甲烷是不可或缺的一部分。甲烷同样具有一定的危险性。空气中的甲烷浓度过高时会引起人的头晕，乏力等，严重可导致人的窒息死亡。甲烷也是一种温室气体，其温室效应是二氧化碳的25倍。
目前煤层气的抽采方式有两种。一种是地面抽采，其甲烷纯度高（98%左右），利用价值高，可直接加压进行管网输运，也可直接进行液化储运。但更为广泛的是在已经进行煤炭开采生产的矿井下抽采。这种方式抽采出来的煤层气甲烷含量较低，通常在30%～70%之间。在一个标准大气压的环境下，甲烷的沸点是161℃，在开采煤层气时，极易引发煤矿爆炸事故。所以从煤层气中分离提纯甲烷对于扩展和提高煤层气的有效利用率和经济价值具有重要意义。
随着化学工业的发展，甲烷提纯工艺的研究在进一步深入。煤层气中氮的分离技术已有国内外学者研究出了较为完善的措施，而煤层气的脱氧则是一个技术难题。含氧煤层气脱氧提浓的方法包括物理方法和化学方法。物理法有低温深冷液化分离法和变压吸附分离法，化学法有焦炭燃烧脱氧法和催化剂催化燃烧脱氧法。目前，含氧煤层气脱氧已经完成中试，虽然没有形成大规模生产，但在个别地区已经出现一定规模的生产装置。
为了有效提高煤矿开采的安全性，减少瓦斯气的直接对空排放，促进经济可持续发展及开发高效、经济的清洁能源，解决城市及边远地区和乡镇的燃气应用问题，常见的含氧煤层气分离技术有含氧煤层气直接分离和脱氧分离两种。
含氧煤层气的直接分离包括：①变压吸附法。变压吸附技术是有效的气体分离提纯方法，自20世纪80年代以来已广泛用于石油、天然气、化工的气体分离工业，其原理是基于压力和循环条件在加压时完成气体混合物的分离，在低压时完成吸附剂的再生，用部分产品气作为脱附冲洗气。②薄膜分离法。薄膜分离法有不少优点，不需要发生相态的变化，设备简单，占地面积小，可连续运行。但气体各组分对薄膜的渗透能力不同，其渗透量与组分的渗透系数有关、与渗透膜的面积有关、与膜两侧的气体组分的分压差也有关。在分离中造成了产品气的损失，而且过高的压力会对混合气产生安全隐患，不适合在含氧煤层气分离采用。③含氧煤层气的直接液化。其原理是先将气体混合物冷凝为液体，然后再按各组分蒸发温度的不同将它们分离，分离过程在低压和低温下进行，可直接制得LNG。
含氧煤层气的脱氧后分离包括：①焦炭法脱氧。焦炭法脱氧是在高温条件下，含氧煤层气中的氧与焦炭反应，同时少量的甲烷发生裂解产生氢和碳又与氧反应，从而达到从含氧煤层气中除氧的目的。②贵金属催化剂催化脱氧。贵金属催化脱氧是在一定的温度条件下，含氧煤层气中的氧在催化剂的存在下与甲烷反应，从而达到脱氧的目的。③耐硫型催化剂催化脱氧。此方法是在常压和一定温度的条件下，含氧煤层气通过催化剂床层，其中的甲烷与氧反应，从而达到除氧的目的。
现阶段从煤层气中分离甲烷的技术任然需要改进。2010年3月31日19时20分左右，河南伊川国民煤业有限公司井下回风巷施工过程中瓦斯突出，逆流从负井口涌出，遇火在地面发生爆炸。经核实，矿难发生时当班井下人员共有98人，其中安全升井57人，确认死亡35人，6人失踪。爆炸还造成地面人员5死1伤。为伤者和死者的亲人带来了巨大的痛苦。类似的事故还发生在吉林八宝煤矿等地。近年来煤矿瓦斯爆炸事故频发，主要就是甲烷气体燃烧爆炸。所以，如何保证从煤层气中安全可靠地提纯甲烷是重中之重。
煤层气分离提纯过程中甲烷爆炸性问题是制约煤层气利用的技术瓶颈。国内外的学者经研究通过采用有效地控制煤层气通道的压力与温度、系统泄压保护、防雷防静电、分散控制系统(DCS)及紧急停车系统(ESD/SIS)等安保措施，来解决低浓度含氧煤层气在压缩、净化、液化与分离过程中的安全问题。从而保证工艺的安全进行。
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