CH_4/N_2在炭分子筛上的吸附平衡与扩散模型

使用高精密质量吸附仪(IGA-100,HIDEN)测定了CH4和N2纯组分在炭分子筛上于298、313和328 K温度下的吸附等温线及吸附动力学曲线,研究了CH4和N2在炭分子上的吸附热力学及动力学性质。选择Double Langmuir模型(DL)对吸附等温线数据进行了模拟;选择Fick扩散模型进行了吸附动力学的模拟。结果表明,DL模型可以准确地描述CH4和N2在炭分子筛上的吸附,拟合相关系数都非常接近1,N2在该炭分子筛上的吸附量大于CH4的吸附量;通过Fick扩算模型计算得:2 4N CHD/D=7.26,N2在该炭分子筛上的扩散速率大于CH4,所以该炭分子筛可以实现固定床出口直接富集CH4的目的。     

煤层气在活性炭和炭分子筛上变压吸附分离

变压吸附分离是有效的气体分离提纯方法,采用合适的吸附剂可对煤层气(CH4/N2混合气体)进行高效分离,节约能耗。在单床吸附装置上测量了CH4/N2混合气体在3种活性炭和4种炭分子筛吸附柱上的穿透曲线,并进行实验研究再生条件对吸附剂分离性能的影响。实验结果表明,7种吸附剂均对CH4/N2混合气具有一定程度的分离能力,且高温真空再生后吸附效果更好;但仍需开发出更有效的吸附剂。     

低浓度煤层气提纯的研究现状

煤矿开采过程中排放出大量低浓度煤层气,提纯利用这部分煤层气对我国能源开发利用和环境保护意义重大,其难点是经济高效地分离CH4和N2.本文从CH4/N2分离技术、变压吸附分离CH4/N2吸附剂和制备新型炭分子筛3个方面逐层对低浓度煤层气提纯进行了综述和展望.介绍了CH4/N2分离技术研究进展,对其在低浓度煤层气提纯中的应用前景进行了对比.概述了常用变压吸附剂分离CH4/N2的研究现状,分析了它们在低浓度煤层气提纯应用中的优缺点,并提出了制取适合低浓度煤层气提纯用的新型炭分子筛的方法.     

CH4／O2在炭分子筛上的吸附动力学

为消除低浓度煤层气对煤层开采存在的安全隐患,提出了利用甲烷和氧气在炭分子筛上的动力学差异进行脱氧的工艺。采用容积法测定了纯CH4和O2在炭分子筛颗粒上的吸附动力学数据,并利用单床变压吸附装置测定了混合气体在298．15K,各压力下的穿透曲线。研究结果显示：吸附初期,O2在CMS上的扩散速率明显大于CH4;在混合体系穿透曲线上,O2的穿透时间远大于CH4,炭分子筛固定床表现出对O。的优先吸附选择性,可以实现出口直接富集甲烷的目的。0．4MPa时,当产品气中CH4含量为92．44％时,CH4回收率为73．27％。     

稀土复合吸附剂的制备及变压吸附CO特性的研究

以活性炭负载Cu（I）为原料,添加适量稀土化合物制备成稀土复合吸附剂。实验测定了CO、CO2、CH4、N2在稀土复合吸附剂和5A分子筛上的吸附平衡,考察了CO、N2混合体系在稀土复合吸附剂和5A分子筛上的变压吸附性能。实验结果表明,该吸附剂对CO有很高的选择性,能满足变压吸附的要求,具有工业应用价值。     

无烟煤所制活性炭对CH4/N2的分离特性

以无烟煤为原料,采用预氧化-炭化-水蒸气活化法制备颗粒活性炭,用其变压吸附分离CH4/N2,以重量法测定了298 K下N2和CH4单组分及双组分气体在活性炭上的等温吸附曲线,并对活性炭的结构和表面性质进行了表征. 结果表明,以所制活性炭为吸附剂,采用单柱单循环变压吸附过程可将CH4/N2中CH4浓度最高提升30.7%(j). 所制活性炭孔结构以微孔为主且表面具有较多含氧官能团,对CH4/N2的分离效果较好,吸附选择性系数达3.4.     

煤层气变压吸附用炭分子筛的制备研究

为解决煤层抽放气中CH4/N2的分离问题,以椰壳炭化料为原料,采用炭化、活化和炭沉积相结合的方法,以苯为沉积剂,改变工艺条件,制备了不同性能的炭分子筛,研究了炭分子筛前驱体的种类、苯流量对炭分子筛分离效果的影响,结果表明,在炭化温度450℃,炭化时间40 min,活化温度850℃,活化时间120 min时制备的炭分子筛前驱体,进一步制成炭分子筛对CH4/N2的分离效果最好;在750℃,沉积时间30 min,苯流量0.45 m L/min时制备的炭分子筛对CH4/N2的分离效果最好。     

吸附时间对VPSA分离CH_4/N_2效果的影响

利用三塔真空变压吸附装置,对低浓度原料气CH4/N2分离效果进行实验。研究了均压时间不同时的吸附时间对吸附分离效果的影响,并针对整个吸附装置、每个塔中CH4浓度与吸附时间的关系分别进行分析。实验表明,在一定条件下,吸附时间长短会影响每个塔反应釜内被浓度覆盖的区域变化,即在不被原料气穿透前提下,存在最佳吸附时间。通过分析吸附时间的作用,提高原料气VPSA分离CH4/N2的效果。     

无烟煤基变压吸附炭制备工艺研究

研究了无烟煤性质、物料配比、活化温度等对煤基变压吸附炭N2吸附量的影响:原料煤灰分中的金属元素在变压吸附炭制备过程中可影响活化速率,对于灰分较高的原料煤,低温活化有利于微孔孔隙生长,可提高产品N2吸附性能。     

沼气变压吸附剂吸附性能比较

研究了工程上常用的3种吸附剂CO2吸附剂硅胶、13X分子筛和碳分子筛在高压(0.1~1 MPa)下对CO2和CH4的吸附容量、稳定性和选择性,以确定其在沼气变压吸附分离中应用的可行性. 结果表明,硅胶的吸附稳定性非常好,0.1 MPa时吸附选择性系数为8~10,能有效分离CH4?CO2;13X分子筛对CH4和CO2吸附容量最高、吸附选择性最好,重复使用5次CO2的吸附容量略有下降;以CH4的损失率作为评价标准时,13X分子筛吸附CH4的损失率最低. 降压不能使被碳分子筛吸附的CH4完全解吸,吸附位不能充分释放,不适用于CH4与CO2的分离.     

甲烷沉积法对甲烷/氮气分离炭分子筛性能的研究

高性能甲烷/氮气分离用炭分子筛是保证低浓度煤层气变压吸附分离的前提.以椰壳炭化料为原料在一定条件下活化制备了炭前驱体,以甲烷为沉积剂通过气相炭沉积调孔制备炭分子筛,考察沉积时间、沉积温度、沉积剂浓度和沉积剂量对变压吸附分离甲烷/氮气效果的影响,采用N2吸附法分析了炭前驱体的比表面积和孔径分布.结果表明:炭化时间40 m...     

真空变压吸附提纯沼气的实验

以煤基碳分子筛为沼气净化吸附剂,借助扫描电镜观察了碳分子筛的表面形貌,并通过物理化学吸附仪表征了碳分子筛的孔径分布。基于静态容积法测定了CO₂与CH₄在碳分子筛的静态吸附量,并估算了CO₂与CH₄在碳分子筛的动力学扩散系数。单塔穿透实验考察了吸附压力与进料流量对原料气中CO₂穿透曲线的影响,选取吸附压力为0.3 MPa,进料流量为4 L·min-1进行两塔六步真空变压吸附提纯沼气的实验研究,并考察了吸附步骤时长与产品气冲洗率对CH₄富集效果的影响。实验结果表明,吸附步骤时长为140 s,冲洗率为0.05时,产品气中CH₄纯度可达98%,收率可达82%。     

CO2吸收材料的研究进展

全球变暖已成为当前困扰人类生存和发展的重大障碍,因此,CO2吸收材料的研究成为了当前科学研究的热点。本文介绍了CO2捕获和富集的几种方法,主要包括溶剂吸收法、吸附法,并按照基质的不同将吸附法分为金属氧化物类、纤维类、活性炭类、分子筛类、碳纳米管类、聚合物类。同时介绍了其研究进展,并简述了各自的优缺点。指出氨基修饰的碳纳米管是一种很有潜力的CO2吸收材料。     

煤基碳分子筛的制备及CH4/N2分离性能研究

以煤为原料,通过气相碳沉积法制备了CH4/N2变压吸附分离用碳分子筛,研究了苯沉积量对碳分子筛吸附性能的影响。用液氮吸附（77 K）、扫描电镜对碳分子筛孔结构及表面形貌进行了表征,结果表明：制备的碳分子筛（CMS-1）平衡分离系数大于5,比表面积SBET=251.5 m2/g,微孔孔容Vm=0.1178 mL/g,孔径主要分布在0.35~2 nm,能满足CH4/N2变压吸附分离要求。     

氮吸附法表征多孔材料的孔结构

采用低温氮吸附法表征了具有不同孔结构的碳纳米管、碳分子筛、活性炭、分子筛和石墨化炭黑等多孔材料的孔径分布。氮吸附一脱附等温线利用康塔公司NOVA3000在相对压力0．001-1范围内测定。五种材料的比表面积在100-1000m2／g之间。低压下的吸附等温线和高压下的脱附等温线分别用HK方法和BJH方法解析,结果表明:五种多孔材料既含有发达的微孔,又含有一定数量的中孔。孔径大小及其分布的细微信息在色谱采样中能够预测吸附剂的吸附性能,也是新型多孔材料开发的关键。     

频率响应法研究苯在NiY分子筛上的吸附行为

通过对分子筛的改性,构造各种类型、各种强度的能垒。测定在不同温度和不同压力下,吸附质在分子筛上的吸附扩散性能。采用频率响应(FR)技术研究苯在NiY分子筛上的吸附机理。分别选取的温度点为302K,373K和压力点为53.3~133Pa范围内测定FR谱图。研究结果表明,苯在NiY分子筛上是以吸附为速率控制步骤的传质过程,同时存在高频吸附和低频吸附两个不同的吸附过程。高频吸附是通过络合作用、低频吸附是以氢键作用为主的吸附过程。     

不同结构活性炭对CO_2、CH_4、N_2及O_2的吸附分离性能

制备了比表面积为1943 m2/g的纯微孔活性炭AC-1和比表面积为1567 m2/g,中孔比例为47.18%的活性炭AC-2.分别以AC-1及AC-2为吸附剂测定CO2、CH4、N2和O2的298 K吸附等温线,考察了两种活性炭对CO2/N2、CO2/CH4及CH4/N2气体混合物的吸附分离性能.实验结果表明,孔结构是影响吸附剂吸附分离性能的主要因素.富中孔活性炭AC-2较AC-1更适用于CO2/N2、CO2/CH4气体混和物的吸附分离,而微孔活性炭AC-1对CH4/N2混合体系的吸附分离性能优于AC-2.     

吸附制冷用复合吸附剂的吸附性能

固体吸附式制冷因具有环保和节能两大优势,成为国内外竞相开发的热点,尤其是将其用于新型空调系统和太阳能应用产品方面的开发研究备受关注．但从实用化研究成果来看,还远不满足工业化条件,其主要原因之一是受吸附制冷工质对（吸附剂-制冷剂）的性能制约．目前,国内外关于吸附制冷工质对的研究报道比较多,所采用的吸附（工）质仍然以水、甲醇、乙醇和氨为主,对于吸附剂的研究进展比较快,已从当初单一组分吸附剂的选用发展到目前多组分、复合吸附剂的研制．研制性能优良的吸附剂被认为是推动固体吸附式制冷工业化的关键之一．