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。     

新型真空变压吸附法模拟分离N_2/CH_4/CO_2

依据活性炭对各组分吸附选择性差异,提出一种新型真空变压吸附(VPSA)工艺,可以在N2/CH4/CO2的三组分体系中富集CH4,该方法在传统的重组分提浓工序中加入了CH4和CO2产品气置换步骤,适用于对含低浓度CO2的煤层气甲烷富集。利用Aspen Adsorption软件对该过程进行模拟。原料气假设为体积分数9%CH4/6%CO2/85%N2,活性炭吸附剂对N2/CH4/CO2分离因子为1/4.15/10.62。在进料温度为298 K,吸附压力为0.6 MPa,解吸压力为-0.08 MPa条件下,运行稳态后能够将甲烷浓缩到体积分数77.172%,回收率高达97.923%。同时,CH4在轻重尾气中的体积分数分别仅为0.224%和0.673%。     

用高性能制氧分子筛变压吸附

对沸石分子筛进行离子交换改性 ,同时严格控制成型活化条件 ,开发出变压吸附空分用系列高性能制氧分子筛。测试其氮、氧静态吸附等温线以及吸附热数据 ,并对数据结果进行分析。这为进一步开发和优化变压吸附制氧过程提供了良好的基础     

吸附法分离丙酮空气混合气的工艺改进

文章重点分析了丙酮空气混合气的吸附分离工艺过程,提出了分段解析的工艺改进方法,达到减少解析蒸汽用量,减少能源消耗,节约生产成本的目的。     

变压吸附空分制氮过程的研究

建立了一套中试装置 ,对以商业炭分子筛为吸附剂的变压吸附 (PSA)空分制氮循环过程进行了系统研究 .用所建立的数学模型对相应实验进行模拟并将模型预测与实验数据进行比较 ,结果表明模型是可靠的 .     

变压吸附空气分离技术的开发与应用

介绍了变压吸附技术的基本原理及其开发与应用,并对今后变压吸吸附空气分离技术的发展方向提出了看法。     

真空变压吸附分离CH4/N2/O2实验、模拟与安评

针对CH₄/N₂/O₂混合物脱氧效果差以及安全性低等问题,采用实验室自制活性炭为吸附剂,通过数值模拟和实验进行了双塔真空变压吸附（VPSA）分离25% CH₄/59% N₂/16% O₂混合物的工艺研究。通过考察进料流量和置换流量对甲烷产品纯度和回收率的影响,实验验证了数值模型的准确性。在模拟和实验的基础上,对VPSA工艺全流程进行了系统的安全性分析,并针对存在安全隐患的过程,提出一种更为安全的VPSA工艺流程。研究结果表明,通过双塔VPSA可以获得甲烷纯度为51.36%的产品气,甲烷回收率可达85.65%,存在安全隐患的过程主要集中在吸附、均压和终升压步骤,通过原料气的惰化过程,可以实现VPSA工艺的安全操作。     

PSA变压吸附制氢吸附剂分子筛粉化原因分析

介绍了变压吸附制氢工艺特点和分子筛粉化后的主要现象,并对引起分子筛粉化的5个因素进行了分析和讨论。     

Purification of coal mine methane on carbon molecular sieve by vacuum pressure swing adsorption

The vacuum pressure swing adsorption (VPSA) method, as an alternative way to separate the CH₄/N₂ mixture, was adopted to purify methane from coal mine methane. The performance of the VPSA process was investigated experimentally and theoretically with a reactivated carbon molecule sieve as the adsorbent. The computer calculations were compared to the experimental data. The concentrated methane with 79% purity could be collected directly during the high-pressure adsorption step with 93% recovery and 0.0720 mL·g^–1·min^–1 productivity, when the composition of raw gas was 10/90 vol% CH₄/N₂, which is of great significance for the utility of low quality energy gas.     

低浓度煤层气变压吸附浓缩试验研究

为研究自制碳分子筛对低浓度煤层气的浓缩性能,分别使用自制碳分子筛及活性炭为吸附剂、采用变压吸附对CH_4浓度为25%的低浓度煤层气进行提浓,考察了吸附压力、吸附时间等工艺参数对提浓效果的影响,对碳分子筛和活性炭吸附剂的提浓效果进行了比较。结果表明:随吸附压力的提高,提浓效果存在峰值,较优的吸附压力为200 k Pa;吸附时间增加,提浓效果先快速提高,吸附时间继续增加提浓效果缓慢下降,最佳吸附时间为120 s。自制碳分子筛吸附剂具有浓缩效果好、产品气浓度稳定的优势。     

碳分子筛变压吸附提纯沼气的性能

选择碳分子筛,以CH₄和CO₂为原料气,对变压吸附法提纯沼气中生物甲烷的分离性能进行了研究。采用高精度智能重量分析仪IGA-100测定了25℃下CH₄、CO₂和N₂纯组分气体在碳分子筛上的吸附平衡等温线,计算了3种气体在碳分子筛内的扩散速率CO₂>N₂>CH₄。使用单塔变压吸附装置测量了动态吸附穿透曲线,考察了吸附压力、气体流量和少量氮气等因素对吸附分离的影响,并对吸附机理做了初步探讨。实验结果表明,在吸附压力为0.4MPa、气体流量为200mL/min时,在碳分子筛上CO₂穿透吸附量为35.9mL/g,CH₄穿透吸附量为5.4mL/g,CO₂/CH₄分离系数高达12.6,可直接从吸附塔顶富集纯净的CH₄,而且碳分子筛可以通过抽真空完全再生,是一种理想的吸附材料;在有少量氮气存在的实验条件下,由于碳分子筛对CH₄和N₂具有动力学分离效应,仍能在塔顶富集高浓度的CH₄。     

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%。     

Separation of methane and nitrogen using ionic liquidic zeolites by pressure vacuum swing adsorption

The separation of methane (CH₄) and nitrogen (N₂) is a significant challenge to the enrichment and utilization of low concentration CH₄ due to the similarity in the physical and chemical properties of the two molecules. In this work, we investigated the separation of CH₄ from N₂ using 100 kg of a new ionic liquidic zeolite (ILZ) material in a 6-bed pilot-scale pressure swing adsorption process. Feed gases with CH₄ concentrations of 5.0% and 16.1% were upgraded to 11.5% and 34.6%, respectively, with CH₄ recoveries higher than 80%. The pilot test results were used to anchor a numerical model that then allowed the efficient investigation of multiple operational parameters including desorption pressure and feed gas flow rates. The numerical model produced CH₄ concentrations for both product streams consistent with those measured in the pilot experiments, with root mean square deviations below 2%. The modeling results revealed that sufficiently low desorption pressures can unexpectedly lead to lower heavy product purities under limited feed gas flow conditions. Furthermore, the optimum feed gas flow rate under which maximum heavy product purity is achieved increases with lower desorption pressure. The maximum CH₄ concentrations increased from 31.8% to 41.5%, as desorption pressures decreased from 22.8 to 12.2 kPa for optimum feed flow rates between 78.2 and 105.5 mol/h. We also demonstrate a method of process optimization based on the bed capacity ratio, ℂ, which provides a scale-independent measure of the degree to which the column is being used effectively. By varying feed flow rate and/or desorption pressure, ℂ values between 0.2 and 0.8 were explored, with maxima in the combined separation performance metric (methane recovery) × (methane purity) occurring for values of ℂ in the range 0.29–0.36. This separation performance optimization by adjusting ℂ provides an effective strategy for integrating and understanding the impact of multiple operating parameters.     

煤层气浓缩用碳分子筛的研制及性能研究

为评价分析碳分子筛(Carbon Molecular Sieves,CMS)产品性能,以酚醛树脂废料为主要原料,通过添加助剂,采用炭化/气相沉积一体化工艺,制备了专用于煤层气提浓的BM碳分子筛(记为BMCMS)。采用CO_2吸附法、加压热重法及四塔变压吸附法对BMCMS及商业碳分子筛(记为JCCMS)的孔隙结构、CH_4和N_2的吸附容量、速度以及对煤层气的实际分离性能等进行研究。结果表明,BMCMS碳分子筛的孔隙以0.85 nm以下微孔为主,主要分布在0.4~0.65 nm,其比例占整个孔隙的66%以上,高于JCCMS的65%;碳分子筛的孔隙直径为N_2分子的1.1~1.8倍时,该类孔隙适宜吸附N_2,而对CH_4的吸附具有阻碍作用;当用于PSA浓缩抽采煤层气时,可将煤层气中CH_4浓度提高25.6%,实际运行指标优于JCCMS。     

规整复合吸附剂真空变压吸附分离CH4/N2工艺模拟与分析

为减少甲烷排放,实现低浓度煤层气有效资源化利用,探究了使用规整复合吸附剂真空变压吸附富集低浓度煤层气的工艺。采用静态容积法测定了甲烷、氮气在规整复合吸附剂上的吸附等温线,同时建立了包括质量、热量和动量守恒在内的严格吸附床数学模型,设计了三塔连续进料的真空变压吸附工艺并进行模拟。分析了工艺达到循环稳态后吸附床层轴向温度分布和压力变化,并且探究了进料量、解吸压力、原料气中甲烷浓度和吸附压力对纯度、回收率、工艺能耗和吸附剂产率等工艺性能的影响。模拟结果表明,在进料量为100 L·min^-1,解吸压力为0.1 bar（1 bar=0.1 MPa）,原料气甲烷浓度为30%,吸附压力为3 bar时可以生产纯度为59.07%,回收率为93.64%的富CH₄产品气,同时单位能耗为18.70 kJ·mol^-1,吸附剂产率为4.56 mol·h^-1·kg^-1。表明规整吸附剂对CH₄/N₂具有良好的吸附分离效果,能够实现低浓度煤层气中甲烷高效富集。     

分子筛变温吸附干燥乙炔工艺在电石法PVC生产中的应用

介绍了分子筛变温吸附干燥乙炔的原理、工艺流程、投资及消耗情况。对分别采用混合脱水工艺和分子筛变温吸附干燥工艺的2套40万t/a PVC装置的运行情况进行了比较,结果显示分子筛干燥乙炔工艺可减少触媒消耗,增加经济效益355.44万元/a。     

变压吸附空分制氧非等温过程模拟

就变压吸附空气分离制氧过程,对接近真实情况的非线性、非等温模型构成的偏微分方程组,采用正交配置进行空间离散化和三阶半隐式龙格 库塔法的数值计算方法,研究了变压吸附过程中床层内温度和浓度的动态行为,考察了清洗比、吸附压力、进气流量、吸附时间等操作参数对过程性能的影响,为过程优化设计建立基础。