多孔活性炭湿储甲烷和乙烷

甲烷和乙烷是天然气的主要成分,其储运技术是天然气应用研究的重要内容之一。在多孔材料中以形成水合物的方法实现甲烷和乙烷的存储是气体存储技术的革新。实验以椰壳炭化料为原料,采用KOH和CO_2联合活化的方法制备了具有较高中孔比例的超级活性炭,比表面积达到2768m~2/g,孔容1.87cm~3/g。测定了不同温度和载水量下甲烷和乙烷的平衡等温线,结果表明在预吸附水的活性炭上存储甲烷和乙烷,较干燥样品上吸入量分别提高142%和103%。根据克劳休斯-克拉配龙方程计算了甲烷水合物生成焓值为-61.42kJ/mol,乙烷水合物生成焓为-59.63kJ/mol。     

金属有机框架材料HKUST-1吸附分离CH4/N2性能研究

以均苯三甲酸为配体,与金属离子Cu2+自组装得到稳定的金属有机框架材料（HKUST-1）,并借助N2吸附-脱附、X射线粉末衍射、热重、SEM等对其结构进行表征,利用气体吸附仪测量了CH4和N2的吸附等温线,采用克-克（Clausius-Clapeyron）方程计算CH4的吸附热,并运用理想吸附溶液理论（ IAST）来计算HKUST-1对CH4/N2的分离因子。结果表明：在0℃、101.325 kPa和25℃、101.325 kPa的条件下,HKUST-1的CH4吸附量分别为25.1 cm3/g和15.2 cm3/g,N2吸附量分别为8.0 cm3/g和3.9 cm3/g,所制备的HKUST-1对CH4具有较好的吸附效果; HKUST-1对CH4/N2的选择性分离因子为6.8,对CH4/N2具有很好的分离效果; HKUST-1对CH4的吸附热为20 kJ/mol左右,与分子筛类吸附剂相比吸附热较小,易于再生。     

孔结构对活性炭吸附CＨ4和CO2 的影响

高比表面积活性炭不仅具有良好的吸附存储能力，还具有优良的吸附分离性能。为此，选择了3个活性炭样品，利用77 K氮气吸附数据，采用一种基于简化局部密度函数的方法来计算孔径分布，并用体积法测定了活性炭在298 K对甲烷和二氧化碳的吸附等温线。研究表明，M6-4、K17和BY-1这3个活性炭样品的比表面积基本相同（分别为2117 m^2/g、2123 m^2//g和2073 m^2//g），但孔径分布却明显不同，因而它们的吸附能力有着较大差异。单从吸附量来考虑，活性炭K17更适合吸附存储甲烷。3个活性炭样品对甲烷和二氧化碳的吸附能力有着较大的差异，对于CＨ₄/CO₂的吸附分离过程具有较大的应用潜力。     

变压吸附脱除乙烯中的CO_2和O_2

在常温、0～ 80kPa下 ,测定了C2 H4、CO2 和O2 气体在两种吸附剂上的吸附等温线和吸附速率曲线。结果表明 ,无论采用何种吸附剂 ,利用吸附平衡性质难以吸附脱除C2 H4中的CO2 和O2 ;但在炭分子筛吸附剂上 ,在吸附的最初阶段 ( 0～ 2min内 ) ,CO2 和O2 的吸附量均大于C2 H4的吸附量 ,可利用CO2 和O2 与C2 H4气体之间吸附速率的差异 ,控制较短的吸附时间 ,吸附脱除C2 H4中的CO2 和O2 ,回收C2 H4。在双塔变压吸附分离装置上 ,考察了变压吸附条件对吸附分离效果的影响。     

CO2／CH4／N2在SAPO-17上的吸附分离性能研究

使用水热合成法,在473K下晶化96h合成了SAPO-17,通过XRD、SEM等表征手段对分子筛的结构和形貌进行了分析。此外,对273K和300K温度下单组分等温吸附曲线进行了分析。首次使用SAPO-17分子筛对CO2／CH4／N2体系进行吸附分离性能研究,根据吸附等温线求解了亨利常数。结果表明,CO2和分子筛的相互作用要远远强于CH4以及N2与分子筛的相互作用,SAPO-17分子筛能够有效地分离CO2／CH4和CO2／N2。     

基于平衡效应的多种吸附剂对CH4/N2分离性能研究

采用静态容积法研究了CH4/N2在活性炭、5A、13X、LiX、硅沸石、硅胶、ZSM-5等7种基于平衡效应分离的吸附剂上的吸附性能。测定了CH4/N2在这7种吸附剂上的吸附量并用Langmuir方程进行拟合,计算出了CH4/N2的吸附选择性与吸附热。结果表明:Langmuir模型可以准确地描述CH4和N2在各个吸附剂上的吸附行为,且活性炭对CH4的吸附量较大而对N2的吸附量较小;活性炭、硅沸石、ZSM-5等吸附剂上CH4对N2的选择性均大于3.5。此外,分析比较了CH4和N2在各个吸附剂上的吸附热,为变压吸附分离CH4/N2提供指导。     

模拟的煤层气在活性炭吸附柱上穿透曲线的研究

测量了模拟的煤层气(CH4/N2混和气体)在T103活性炭吸附柱上的穿透曲线;建立了等温、非等速、非线性等温线的吸附柱动态行为的数学模型,计算的穿透曲线与实验数据符合良好。     

变压吸附法制取高纯度一氧化碳置换特性研究

考察了CO与杂质CO2、CH4二元及三元气体混合物在NA型络合吸附剂上的动态吸附及分离提纯CO的过程,测定了不同混合物吸附时,纯CO置换吸附床层的置换率、产品CO纯度、杂质分压三者的关系。并对所测数据进行了拟合,结果表明拟合结果跟实验数据吻合较好。还测定了气体中的微量O2对CO的动态吸附的影响。研究结果可为含CO、CO2、CH4气体混合物吸附分离和提纯CO提供可靠的依据。     

钾盐助剂对活性炭甲烷吸附性能及孔结构的影响

以石油焦为原料、KOH为主活化剂,在低碱碳比(m(KOH):m(C)=2∶1)的条件下制备吸附剂,通过加入助活化剂KCl,K2CO3,CH3COOK,达到引入K+,K2O与基团-O-K+,-CO2K+的目的,考察助活化剂对活性炭吸附甲烷能力的影响,并对样品的孔结构进行分析,讨论了钾盐助剂影响活性炭对甲烷吸附性能的机理。结果表明:加入KCl能够扩张孔径,增加微孔与介孔的体积,对活性炭吸附甲烷有较好的促进作用;加入K2CO3减少孔的生成,不利于活性炭对甲烷的吸附;CH3COOK的加入,对活性炭甲烷吸能力附影响不明显,但能明显增加微孔孔容,提高微孔率。     

CO与N_2、CH_4等组分在NA吸附剂上的动态吸附分离性能研究

用静态法测定了CO、N2、CH4、CO2在NA型络合吸附剂上的平衡吸附,并用吸附柱动态实验装置测定了CO与N2、CH4、CO2二元混合体系以及CO、N2、CH4及CO、CO2、CH4三元混合体系的动态吸附分离性能。实验结果表明,该吸附剂对CO有很高的选择性,与N2和CH4的分离系数较高,对CO2有一定吸附量,但基本不影响CO在该吸附剂上的穿透吸附量。CO与其他组分的分离系数随CO分压的增大而降低。     

甲烷在活性炭上吸脱附行为的研究

用标准容积法测得中压（０～５．０ＭＰａ）下不同活性炭对甲烷的吸脱附等温线，得到了吸附容量和有效吸附容量。结果表明，活性炭对甲烷的吸脱附存在着滞后现象。研究了温度对吸附等温线的影响。通过对吸附法和压缩法甲烷储存密度的比较，得出了吸附法定容储存甲烷的最佳压力范围是３．０～４．０ＭＰａ。利用Ｃｌａｕｓｉｕｓ－Ｃｌａｐｅｙｒｏｎ方程解析了甲烷在活性炭上等量吸附热。结果表明，随着吸附量的增加，等量吸附热降低     

X型分子筛在吸附中的应用研究进展

综述了X型分子筛在对二甲苯吸附分离、N2/O2分离等领域中的应用,骨架硅铝比、阳离子种类、含水量等均会对其吸附选择性、吸附容量产生显著影响。作为对二甲苯吸附分离吸附剂的活性组分,X型分子筛的硅铝比为2.2~2.4、阳离子为Ba2+和K+、含水量为4.0%~5.0%时具有较高的对二甲苯吸附选择性。对于N2/O2分离,硅铝比为2.0、阳离子为Li+的X型分子筛表现出较高的N2吸附容量和N2/O2分离系数,通过引入第二种阳离子还可进一步提高其N2/O2分离系数,但是H2O的吸附会显著降低其N2吸附容量。此外,X型分子筛还可用于高纯He的吸附分离,以及CO2、CO、CH4、N2、Ar、H2的选择性吸附。     

甲烷在活性炭上的吸附平衡及充气试验

为探索缓解家庭用ANG储罐在使用过程中受热效应影响的热管理措施,在温度区间263.15K～313.15K、压力范围0MPa～8MPa,测试了甲烷在比表面积为2074m2.g-1的SAC-02椰壳活性炭上的吸附平衡数据,并由Toth方程确定了相应的绝对吸附等温线。其次,在室温、3.5MPa、5L.min-1～25L.min-1的甲烷流率下,对装填有390g活性炭、中心区域布置U型换热管的储罐进行充气试验。结果表明,Toth方程在试验范围内的预测相对误差小于3.25%;储罐吸附床压力的上升速率是影响实际充气流率、吸附床温度变化和充气总量的关键因素;在试验范围内,U型管内循环30℃的冷却水可降低吸附床的平均温度和最大温升约3.6℃和7.3℃,但仅能提高约6.5%的总充气量。Toth方程可用于分析甲烷在活性炭上的吸附平衡,延长储罐吸附床压力上升至充气压力的时间可改善ANG储罐的充气性能。     

高性能活性炭的制备及其性能研究

以聚氯乙烯为原料，在７００℃下经过水蒸汽活化制备活性炭，通过正交实验优化出最佳的实验制备条件。研究了不同活化温度和活化时间所制活性炭对亚甲基蓝脱色力的影响，以及活化温度对ＢＥＴ比表面积的影响。并用双柱定容容量法测定了ＰＶＣ活性炭对吸附相的平衡，计算出其吸附量。实验结果表明，实验制备的活性炭具有高比表面积，对亚甲基蓝脱色力强且对甲烷有高吸附量。     

改性硅胶吸附剂用于CO_2/CH_4吸附分离的研究

采用等体积浸渍法,通过在硅胶材料(XFGJ)表面修饰不同碱金属或碱土金属离子,制备硅胶基型吸附剂。采用变压吸附考察改性硅胶对CO2/CH4混合气体的吸附及分离性能。实验发现,担载1%质量分数BaCl2的XFGJ(1Ba-XFGJ)对CO2/CH4混合气体的动态吸附分离效果最佳,在0.5MPa,20℃时,1Ba-XFGJ的分离因子为9.55,与未改性的XFGJ相比分离因子提高了116%。采用低温氮气吸附脱附表征XFGJ及1Ba-XFGJ的比表面积和孔径分布,发现BaCl2的引入能够增加微孔数量,有利于提高CO2/CH4的吸附分离性能。     

活性炭变压吸附脱除二氧化碳的性能研究

对一种国外活性炭和3种国内活性炭进行表征,并在单塔变压吸附装置上对它们分离含N2混合气中的CO2的性能进行了测试。测量了动态吸附穿透曲线,考察了不同的吸附压力条件下的动态吸附过程以及吸附条件对二氧化碳分离效果的影响。结果显示安徽淮北产的活性炭性能较接近国外活性炭,能够替代国外的活性炭。