油田含CO2伴生气变压吸附材料实验研究

变压吸附工艺是国内小规模CO_2驱产出气处置的常用手段,而吸附剂是吸附分离的基础。选用6种沸石类吸附剂,测试了CO_2/CH4单组分吸附平衡等温线,分析了温度对吸附量的影响。优选了两种材料进行了CO_2-CH4混合气体竞争吸附实验,重点分析了温度、压力、气体组分、CO_2含量等因素对吸附剂吸附分离效果的影响,评价了油、水含量对吸附剂的损伤。实验结果表明:吸附剂的分离系数与混合气体中CO_2含量无明显相关性,但吸附体系压力的变化对混合气体分离效果影响较大。在初始气体CO_2摩尔分数50%、温度20℃、压力2.5MPa条件下,优选的吸附剂13X对混合气体的分离系数为25。油水的存在会对吸附剂的分离性能产生较大影响,在温度20℃、压力2.5 MPa、13X吸附剂含水摩尔分数10%及含油摩尔分数10%条件下,吸附总量分别下降32%和78%,分离系数分别下降48%和78%。     

13X沸石分子筛低温变压吸附CO_2/CH_4实验研究

采用静态容积法实验测量了CO_2和CH_4在13X沸石分子筛上的吸附等温曲线,CO_2和CH_4吸附量随吸附温度的降低和压力的增大而增加。利用Langmuir模型、Sips模型和Toth模型对实验测量的吸附平衡数据进行拟合,均取得了较好的拟合结果,并利用非线性拟合得到了模型参数。模拟结果表明,Toth模型对实验结果的拟合程度最好。利用测量数据计算了CO_2与CH_4在所用吸附剂上的等量吸附热,发现吸附过程主要发生的是物理吸附,吸附剂表面是非均一的。     

TEPA改性新型多孔碳酸镁对烟气中CO_2的吸附性能

将四乙烯五胺(TEPA)通过浸渍法负载到新型多孔碳酸镁载体上,制备了高效CO_2固态胺吸附剂。采用N_2吸附脱附、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对吸附剂进行了结构和物化性质表征,并在固定床中研究了TEPA负载量、反应温度和烟气组分(H_2O、NO和SO_2)对CO_2固态胺吸附剂吸附性能的影响。结果表明,TEPA改性后的多孔碳酸镁对CO_2的吸附量有显著提高,当负载质量分数为20%时,吸附剂(20T-M)在348K下达到最大吸附量(0.95mmol/g)。烟气中水分体积分数为10%时,CO_2吸附量可增加20%,NO对CO_2吸附性能几乎无影响,而酸性较强的SO_2可抑制CO_2与胺的结合。10次循环吸脱附实验结果表明,20T-M在干燥和水分存在条件下均表现出良好的稳定性与再生性。     

基于重量法的天然气吸附脱碳微型实验装置设计与应用

为评价筛选适用于低CO_2含量(3%,体积分数)条件液化天然气(LNG)脱碳工艺的脱碳吸附剂,以实际工艺条件为参考,设计搭建了可进行静态吸附实验、动态吸附实验及吸附剂脱附再生的实验装置,满足温度25～350℃、压力0～5 MPa的实验条件要求。装置验证实验结果显示,采用重量法测量的CO_2、CH_4在13X分子筛上的等温吸附线(25℃,0～4 MPa)与相关文献相符;在温度25℃、压力4 MPa、气体流量3000 m L/min实验条件下,进行了13X、5A分子筛对混合气体(97%CH_4+3%CO_2)的动态吸附实验,获得了该条件下吸附剂的CO_2吸附穿透曲线、CO_2及CH_4吸附量、CO_2穿透时间以及分离因子,满足天然气吸附脱碳实验研究需求。所设计装置还可进行高温(280℃)和真空脱附再生实验,且尾气处理单元增加了实验安全性,可为研究吸附法脱碳应用于LNG及其相关领域提供条件。     

金属有机骨架化合物[Cu2（OH）（2,2＇-bipy）2（BTC）·2H2O]n的脱硫性能研究

采用水热法合成出金属有机骨架化合物[Cu2（OH）（2,2’-bipy）2（BTC）·2H2O]n晶体,以此化合物为吸附剂,在常温常压下通过固定床动态吸附实验,考察了其对模型油中的噻吩和苯并噻吩的脱除效果.结果表明,该吸附剂对噻吩、苯并噻吩的饱和吸附容量分别为2.32％,1.20％;采用4A分子筛与吸附剂分层装填的方法可有效解决模型油中的溶解水对吸附脱硫效果的影响;用甲苯对吸附饱和的吸附剂进行再生,再生率达到98％.     

CO_2-C_2H_4混合物在MS吸附剂上的吸附性能

测定了GH-15、GH-18、GH-26三种活性炭,5A、13X分子筛以及 MS 吸附剂吸附分离CO_2和C_2H_4的吸附性能数据;考察了 MS 吸附剂在压力、温度、空速等吸附条件变化下吸附性能变化的规律。结果表明,MS 吸附剂不但具有高于活性炭五倍的选择吸附 CO_2中 C_H_4的选择性,而且具有良好的稳定性。其选择吸附 C_2H_4的性能随着温度的升高而增加。在0.392MPa 压力下 MS 吸附剂的吸附分离性能高于压力较高时的值;压力高于0.392MPa 时,压力对 MS 吸附剂的吸附分离性能影响不大。     

硅基多孔材料改性固体吸附剂吸附CO_2研究进展

硅基多孔材料具有比表面积高、孔径可调控、合成原料廉价易得等优点。通过对其进行有机胺改性、金属负载改性、离子液体改性、表面活性剂改性等多种方式的修饰和改性,形成的硅基复合材料在CO_2捕集方面展示出广阔的应用前景。本文对近年来硅基改性固体吸附剂吸附CO_2的研究进行了综述,总结了各种硅基改性方法的优缺点。有机胺改性可分为浸渍改性和嫁接改性:浸渍改性具有操作步骤简单、CO_2吸附量大、能耗少等优点,但在用小分子胺改性时,存在吸附循环稳定性差的问题;嫁接改性具有稳定性高、胺利用率高的特点,但存在吸附量相对较少、能耗高的问题。金属改性和离子液体改性步骤简单,稳定性高,但其有效吸附量少。表面活性剂不仅改性方法简单,而且可有效提高CO_2吸附量,但二次加入表面活性剂会增加试剂消耗量。同时本文还指出了硅基改性固体吸附剂研究的不足之处,并初步展望了硅基改性固体吸附剂的发展方向。     

电厂烟道气CO_2变温吸附捕集工艺设计及经济评价

针对燃煤电厂烟道气,以PEHA型(R_1HMS_3-PEHA_(80))胺基吸附剂为基础,设计了一套CO_2捕集量为20 kt/a的固定床变温吸附工艺,通过投资成本和运行成本的计算对设计的工艺进行了经济性评价,并研究了吸附剂各性能参数和有效捕集能力对再生能耗和捕集成本的影响。实验结果表明,工艺总再生能耗为2.26 GJ/t(基于CO_2捕集量),比胺溶液吸收法再生能耗降低了30.7%;捕集成本为341.0元/t(基于CO_2捕集量),比胺溶液吸收法降低了13.5%;在工艺总捕集成本中,运行成本是主要组成部分,所占比例高达91.2%;在运行成本中,蒸汽成本所占比例为66.2%,是工艺运行中的最大消耗。参数分析结果显示,吸附剂的吸附热对再生能耗的影响最大;有效捕集能力和吸附热对捕集成本的影响最大。     

助剂MnO_2对Na_2CO_3-γ-Al_2O_3吸附SO_2和NO性能的影响

在固定床上,通过在Na_2CO_3-γ-Al_2O_3表面添加MnO_2助剂制备了Mn-Na_2CO_3-γ-Al_2O_3吸附剂,研究了其对SO_2和NO吸附性能的影响。实验结果表明,MnO_2负载量对Mn-Na_2CO_3-γ-Al_2O_3吸附SO_2和NO的性能有一定影响,MnO_2的最佳负载量为3%～5%(w)。MnO_2的添加不仅保持了Na_2CO_3-γ-Al_2O_3表面SO_2和NO原有的吸附性质,还将Na_2CO_3-γ-Al_2O_3的最佳吸附温度从90℃降至20～50℃;在吸附温度50℃下,Mn-Na_2CO_3-γ-Al_2O_3吸附SO_2和NO的吸附容量比Na_2CO_3-γ-Al_2O_3分别提高了35.1%和44.1%。MnO_2的添加,提高了Na_2CO_3-γ-Al_2O_3表面晶格氧的含量,促进了SO_2和NO的氧化反应,提高了Na_2CO_3-γ-Al_2O_3吸附SO_2和NO的性能。     

13X分子筛/氯化钙复合吸附剂用于净化乙烯中低浓度水分

用浸渍法将易吸湿的CaCl2引入到13X分子筛中,制备了一系列13X分子筛基CaCl2复合吸附剂。采用N2物理吸附、元素分析和X射线衍射分析等方法对吸附剂进行了表征,并在固定床吸附器上进行选择性吸附脱除乙烯中微量水的实验。结果表明,在物理吸附和化学吸附的协同作用下,复合吸附剂的净化效果显著优于13X分子筛。吸附性能和CaCl2的浸渍量相关,随着CaCl2含量增加,复合吸附剂的吸附容量显著增大,但穿透吸附量呈现先增大后降低的变化规律。