分子筛对CH_4/空气混合气的变压吸附分离研究

为提高煤层气变压吸附浓缩效果,以一种商品分子筛为对象,研究了该分子筛在小型四塔变压吸附装置上的CH4/空气混合气浓缩分离效果,分析了吸附时间、吸附压力以及原料气浓度对混合气浓缩效果的影响。结果表明,吸附时间过长或吸附压力过高,均不利于获得较好的产品气浓度及回收率。吸附时间180 s,吸附压力300 k Pa时,试验商品分子筛对CH4/N2的浓缩分离效果最佳。其中,10%浓度原料气提浓至30.56%,提高约20%,产品气中CH4回收率达到94.45%,对原料气的处理量达到67.77 m3/(t·h);35%浓度原料气提浓至76.33%,提高约40%,产品气中CH4回收率达到69.68%,对原料气的处理量达到68.99 m3/(t·h);65%原料气提浓至89.18%,提高约25%,产品气中CH4回收率达到87.22%,对原料气的处理量达到83.36 m3/(t·h)。     

时间参数对VPSA分离CH_4/N_2效果影响

为提升VPSA分离煤层气CH4/N2吸附效果和改善吸附剂再生程度,在传统三塔PSA装置基础上,利用时间继电器增加均压工艺,利用真空泵增加抽真空工艺,分别测试不同吸附时间、均压时间和抽真空时间对脱附气或尾气中CH4浓度的影响。     

基于生物质活性炭对煤层气中CH4/N2的吸附分离性能研究

为了制得性能良好的吸附剂材料,本实验以氢氧化钾为活化剂,改用山楂树枝为碳源并通过一步炭化法制备得到用于分离CH4、N2的活性炭材料,以期提高对CH4/N2吸附分离性能.实验过程中通过考察不同KOH浓度对活性炭孔结构、表面性质及CH4/N2吸附分离性能的影响,并结合一系列表征手段探究样品对CH4/N2吸附分离性能的影响因...     

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.     

变压吸附浓缩甲烷/氮气中甲烷的研究进展

介绍了变压吸附(PSA)技术浓缩煤层气、油田气以及垃圾填埋气中甲烷(CH4)的国内外研究和应用状况,分析了吸附剂以及PSA工艺对CH4/N2分离效果的影响,着重讨论了活性炭与碳分子筛(CMS)吸附剂在分离CH4/N2混合物中的应用,指出了目前PSA用于浓缩CH4/N2中CH4研究中存在的不足,并展望了其发展趋势.     

基于沸石ZSM-5的CH_4/N_2/CO_2二元体系吸附平衡

采用Rubotherm磁悬浮天平测量CH4、N2和CO2在沸石ZSM-5上的单组分吸附平衡等温线,温度273~353K,压力0~500 kPa。采用Sips模型、Toth模型和MSL模型对单组分吸附平衡实验数据进行拟合,拟合结果良好,非线性回归得到相应的模型参数。测量双组分CO2/N2、CO2/CH4和CH4/N2在沸石ZSM-5上的竞争吸附平衡等温线,实验温度为293 K,实验压力为0~500 kPa。采用基于Sips模型的理想吸附溶液理论和双组分MSL模型预测双组分气体在沸石ZSM-5上的竞争吸附平衡等温线,并与实验结果进行比较,预测结果良好。比较CO2/N2、CO2/CH4以及CH4/N2体系在沸石ZSM-5上的竞争吸附选择性系数,探究沸石ZSM-5吸附分离烟道气(CO2/N2体系)、垃圾填埋气(CO2/CH4体系)或煤层气(CH4/N2体系)的可行性,为将来进行工艺设计提供基础数据。     

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。     

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.     

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%。     

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。     

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％。     

硅胶负载交联壳聚糖树脂的制备及吸附性能

以壳聚糖、硅胶为主要原料制备了一种硅胶负载交联壳聚糖树脂,采用红外光谱(IR)、X-衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行结构性能表征,并研究了树脂对金、银离子的吸附行为。重点考察了交联剂用量、介质pH值和初始离子浓度等因素对树脂材料吸附率的影响,试验结果表明,该树脂对金银离子的吸附率均大于90%。对于金离子的吸附而言,控制pH值在4,吸附时间90 min时吸附率最高;对于银离子的吸附而言,控制pH值在4~6,吸附时间100 min时吸附率最高。离子初始质量浓度对树脂材料的吸附率影响不大。     

MOFs 材料金属位点设计及沼气纯化应用研究

改变MOFs材料的中心金属能影响其气体的亲和性和双组份气体的吸附选择性（如比表面积,孔道结构,内部电场等）,本文合成并表征了M－DABCO系列（M＝Ni, Co, Cu, Zn） MOFs材料。并应用理想吸附溶液理论（Ideal Adsorbed Solution Theory,简称IAST）量化模拟了环境条件下双组分混合气体（组分比CO2：CH4＝40％：60％）的吸附选择性。 Ni－DABCO材料具有良好的CO2吸附性能和在环境条件下对CO2／CH4混合气体的吸附选择性。本文通过实验、表征及计算等来讨论中心金属对M－DABCO系列吸附位点的影响。     

水合物法分离低浓度煤层气中的甲烷

向模拟煤层气(13.11vol% CH4+86.89vol% N2)中添加5.8mol%四氢呋喃(THF)?0.03mol%十二烷基硫酸钠(SDS)促进剂溶液分离提纯煤层气,考察了压力、温度、反应时间对气体消耗量、反应速率、分解气中甲烷浓度、甲烷回收率和甲烷分离因子的影响,采用色谱分析法分别测定了CH4在剩余气相和分解气相中的浓度。结果表明,压力增加,CH4回收率增大,CH4分离因子增大,CH4分离效果越好;温度是影响甲烷分离因子的关键因素,温度降低,氮气和甲烷竞争进入水合物晶体中,导致水合物相中甲烷浓度降低;温度升高有利于提高水合物对甲烷的选择性。甲烷回收效率最高可达98.65%,分离因子最大为14.83。随反应时间增加,分解气中CH4浓度升高。     

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...     

真空变压吸附沼气净化过程的仿真研究

真空变压吸附(VPSA)是一种气体分离技术,该技术运用在沼气净化过程还存在较多的问题,针对该过程吸附塔出口浓度出现的浓度峰问题,运用线性推动力模型(LDF)与Langmuir等温方程对其建立了数学模型,模拟分析了缓冲罐中杂质浓度对吸附步骤出口浓度的影响。结果表明:相同吸附时间下,随着吸附压的降低,二均降结束时会有更多的杂质进入缓冲罐,而缓冲罐中的杂质又会通过一均升步骤进入吸附塔,最终使得吸附步骤出口浓度曲线出现波峰,从而影响了吸附塔出口CH₄含量。通过模型的分析,吸附时间随着吸附压不断降低而缩短,可以有效控制杂质进入缓冲罐,从而使吸附塔出口CH₄含量提高。     

高压下煤对CH4/CO2二元气体吸附等温线的研究

研究了晋城和潞安煤在高压下对纯 CH4,CO2 及其二元混合气体的吸附特性 ,在对混合气体绝对吸附量计算公式推导的基础上 ,对绝对吸附等温线进行了研究 .结果表明 :高压下煤对混合气体的吸附介于纯 CH4和 CO2 之间 ,Gibbs吸附等温线和绝对吸附等温线表现出较大的差异 ;煤对混合气体中 CH4和 CO2 的吸附呈现出不同的吸附特点 ;煤对 CO2 优先吸附 ,并且随着压力的升高 ,煤对 CO2 选择性吸附能力增加 .本研究结果对开展注烟道气提高煤层采收率和煤层埋藏CO2 具有一定的指导作用 .     

基于Aspen Adsorption的氦气/甲烷吸附分离过程模拟优化

工业氦气主要通过深冷、膜分离和变压吸附（PSA）耦合从天然气提取,其中PSA是获得高纯He的关键。吸附过程模拟可以克服实验局限,有效指导工程设计、优化工艺条件。以体积分数90%的粗He为原料,利用Aspen Adsorption软件建立He/CH₄ 单塔PSA模型,获得穿透曲线。以此为基础,建立双塔分离流程,分析吸附、顺放、逆放、冲洗、升压步骤中吸附塔内气相组成的变化,五步最佳操作时间分别为 60、180、30、60和180 s。在三塔流程中,一个循环周期的最佳吸附时间和均压时间分别为135 s和90 s,产品纯度可达98.42%,回收率达60.45%。在五塔流程中,考虑到各步骤时间的匹配及生产的连续性,需要对一个周期内的循环时间进行优化。循环时间为300~340 s时,产品纯度达到99.07%以上。