甲烷在高比表面活性炭上脱附行为的研究

用以石油焦为原料、ＫＯＨ为活化剂制得的高比表面积活性炭作为吸附剂,研究了甲烷在这种吸附剂上的脱附行为,探讨了活性炭的ＢＥＴ比表面积和孔结构与甲烷脱附性能的关系以及脱附温度和脱附时间对甲烷脱附行为的影响。结果发现：在这种高比表面积活性炭上,甲烷存在着明显的不可逆吸附;活性炭的比表面积和孔结构对甲烷的脱附性能有一定影响,并且随着脱附温度的升高和脱附时间的延长,脱附量逐渐增多     

超高比面积活性炭上天然气脱附性能研究

制备了孔分布相同比表面积不同、比表面积相同孔分布不同的系列超高比表面积(S>2500 m²/g)活性炭，以天然气为吸附质研究了活性炭吸附剂比表面积及孔分布对天然气脱附性能的影响。结果表明：天然气脱附量随活性炭的比表面积及中孔百分率的增加而增加；在25 ℃、3.5 MPa下，脱附量(V)与超高比表面积活性炭的比表面积(S)满足关系式：V＝0.197S－78.0；脱附量与超高比表面积活性炭中孔百分率(X)满足关系式：V＝2.18X＋3.24×10²；活性炭的比表面积越大，脱附量受吸附压力及温度的影响越大；活性炭中孔百分率越大，脱附量受吸附压力的影响越大，而吸附温度对具有不同孔分布的活性炭脱附量的影响则具有一致性。     

炼油厂VOCs吸收-吸附耦合工艺研究

采用负载浸渍法,将活性金属铜引入活性炭孔道内部,并且对其进行N₂吸附-脱附及透射电镜表征。使用改性后的AC-2活性炭吸附剂吸附脱除苯模型化合物,当入口苯质量浓度为6.5 g/m³、体积空速为1 000 h^-1、吸附温度为20℃时,穿透时间为13 h,吸附量为132 g。经过8个吸附-再生周期,AC-2活性炭吸附剂仍可将固定床吸附器出口苯质量浓度控制在30mg/m³以下。使用改性后的AC-2活性炭吸附剂吸收-吸附脱除石脑油中的VOCs（挥发性有机物）,在进气口VOCs质量浓度为100～150 g/m³、体积空速为1 000 h^-1、吸附温度为20℃的条件下,其穿透时间为4.5 h。经过4个柴油吸收-吸附-再生周期,AC-2活性炭吸附剂仍维持较稳定的脱VOCs性能。热脱附模型相较于常温脱附模式,更加适用于活性炭吸附剂的脱附再生。     

处理含苯酚污水的吸附剂筛选和吸附机理研究

针对中国石化金陵分公司含硫污水汽提氨精制装置因苯酚存在导致回收氨水质量较差的问题,开展了固定床吸附法回收苯酚的吸附剂筛选和机理研究。考察了3A分子筛、13X分子筛、γ-Al2O3和3种活性炭对苯酚的吸附性能。结果表明：对苯酚,γ-Al2O3和分子筛因具有极性而表现出较差的吸附性能,其中3A分子筛因孔径小于苯酚的分子动力学直径,吸附性能最差;活性炭因表面呈弱极性和较大的比表面积而具有最优的吸附性能。进一步研究发现,更多介孔结构和介孔-大孔多级孔道分布结构有利于提高苯酚的吸附能力。建立了Yoon-Nelson动力学模型,可较好地模拟苯酚在活性炭床层的吸附穿透过程,为将来绘制苯酚吸附穿透曲线提供了具体方案。     

离子改性Y分子筛的脱硫性能和脱附行为

 考察了3种Y分子筛的吸附脱硫性能和溶剂脱附性能,并讨论了Y分子筛的脱硫机理。XRD 分析表明,多次煅烧对Y分子筛骨架具有不良影响;静态吸附实验结果表明,AgY、CeY 分子筛的吸附脱硫率高于 NaY 的。分子筛动态吸附性能分析表明,NaY、AgY、CeY 的吸附容量分别为0.39、 11.01、 13.67 mg S/g;随着原料S质量浓度增加,吸附剂的穿透时间缩短;流出液S质量浓度始终达不到原料S质量浓度值。乙醇脱附实验结果表明,乙醇脱附剂对S吸附饱和的 NaY 的脱附率较高,AgY 分子筛次之,CeY 的脱附率相对较低;3种分子筛脱附率的差别与其吸附作用力类型有关,吸附力越强,脱附越困难;S吸附饱和的 AgY 分子筛的脱附率在90%以上,表明利用脱附剂对吸附饱和的分子筛进行脱附是行之有效的。     

稀土元素对CO络合吸附剂结构及性能的影响

比较了吸附剂微孔结构 ,考察了添加稀土元素对CO络合吸附剂的微孔结构及性能的影响 ,探讨了其促进机理 ,结果表明 ,WHTX粉状活性炭作载体 ,微孔尺寸均一 ,BET比表面积最大 ;而稀土元素可改善CO络合吸附剂的微孔结构 ,明显增大孔容积 ,促进了对CO的吸附性能。吸附与脱附性能试验说明了吸附剂变压再生的可能性 ,这为CO变压吸附过程的节能开发奠定了一定的基础。     

活性炭载体对醋酸乙烯合成催化剂活性的影响

选择6种活性炭为载体制备了用于合成醋酸乙烯的负载型醋酸锌催化剂,采用N2吸附、程序升温脱附、元素分析、扫描电子显微镜等表征方法,考察了活性炭载体的比表面积、孔结构、表面含氧官能团、表面形貌及化学组成对负载型醋酸锌催化剂活性的影响。研究结果发现,相对于墨水瓶孔结构的活性炭,具有平行板孔结构的活性炭更有利于反应物分子和产物分子在催化剂内表面的吸附和脱附,对应的负载型醋酸锌催化剂的活性较高;相同材质的活性炭载体中,比表面积较大、含CO的表面含氧官能团的比例较大、纯度高、灰分含量低的活性炭载体负载的醋酸锌催化剂的活性较高。     

活性炭的改性及对乙烯的吸附性

为回收高密度聚乙烯装置尾气中的烃类组份 ,经过试验 ,筛选出对烃类有良好选择吸附性能的活性炭吸附剂 ,为进一步改善活性炭的吸附性能 ,采用不同方法改性 ,改性活性炭吸附乙烯性能有显著提高 ,乙烯的平衡吸附量由3 45mmol/ g提高至 5 5mmol/g ,混合气通过吸附剂床层时乙烯的穿透时间由 2 6min延长至 42min     

活性炭的孔结构和吸附性能的研究

用氮吸附测定了四种活性炭的吸附-脱附等温线;用不同方法计算和阐述了孔结构参数(包括微孔结构);用V-t法和BJH法计算孔径分布。结果表明,这些活性炭具有较大的孔体积和发达的微孔和过渡孔,孔径集中在50 以下。用n-BET方程和V-t法计算的比表面积结果是一致的。经再生后的活性炭,由于部分微孔转化为过渡孔,吸附性能更好。     

碳基吸附剂结构对天然气脱附量的影响

采用不同的活性炭作为天然气吸附剂,分别于3.4MPa、7.0MPa对活性炭的天然气脱附量进行测定。实验考察了比表面积、孔结构及活性炭密度对活性炭脱附性能的影响。实验结果表明,比表面积与孔径为4.0nm或6nm以下的孔容是影响单位质量活性炭天然气脱附量的两个关键因素,而由于滞气的影响,微孔中所脱附的天然气量只是活性炭总脱附量的一部分。其中,4.0nm或6.0nm以下的孔容与7.0MPa下单位质量活性炭天然气脱附量之间存在着良好的线性关系。     

工业己烷在5A分子筛床层上吸附穿透曲线

测定了工业己烷在5A分子筛固定床上的吸附穿透曲线,考察吸附温度、压力和空速对正己烷的穿透吸附量、吸附传质区长度和床层饱和度的影响,探讨工业己烷中非正己烷组分在5A分子筛上的吸附作用。结果表明:吸附温度在160℃～240℃、吸附压力在0.1MPa～0.9MPa条件下,5A分子筛对正己烷的吸附透曲线均为较陡峭的"S"型;降低吸附温度、提高吸附压力和空速,有利于增加正己烷的穿透吸附量及饱和吸附量、降低吸附传质区长度、提高床层利用率;在吸附温度200℃、压力0.5MPa、空速0.9h-1条件下,正己烷的穿透吸附量达到0.0977kg/kg,床层饱和度为88.75%,5A分子筛对工业己烷中2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,3-二甲基丁烷有一定吸附作用,对其它非正己烷组分几乎不吸附。     

呼和湖凹陷煤储层孔隙特征及其对吸附能力的影响

综合应用扫描电镜、低温氮吸附及等温吸附实验方法,对呼和湖凹陷南部煤储层的孔隙类型及孔隙结构进行识别和分析,基于分形理论探讨分形维数与孔隙结构和吸附能力之间的关系.研究结果表明：随着煤岩变形程度的增加,煤中植物组织孔大部分被破坏,裂缝的类型和数量逐渐增多,改善了煤储层的渗流能力.呼和湖凹陷煤储层的低温氮吸附曲线表现为3种类型,分别代表不同的表面性质和孔隙分布特征,墨水瓶孔是影响吸附能力的主控因素.斜坡带的煤岩分形维数高于洼槽区,这是由于煤岩变形程度高,孔隙结构发生重组,微孔含量占主导地位,使得比表面积增大,孔隙表面粗糙度增加,为甲烷提供更多的吸附空间,增强了煤岩吸附能力.因此,斜坡带无论孔隙类型、裂缝发育程度还是煤层吸附能力都更具优势,应作为大庆探区今后煤层气勘探的重点突破区.     

Adsorption of Naphthenic Acids from Dewaxed Vacuum Gas Oil by Activated Clay: Kinetics,Equilibrium and Thermodynamic Studies

This work was mainly concentrated on the removal of naphthenic acids(NAs) from dewaxed vacuum gas oil(VGO) by adsorption using a commercial grade activated clay(AC) adsorption during lube base oil refining. The NAs in dewaxed VGO cut-4 were identified by negative-ion electrospray ionization Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry(ESI FT-ICR MS). The AC sample from a refinery was characterized by XRD, BET, TG/DTA, and SEM. A series of experiments were carried out to investigate the performance of NAs adsorption by AC using a batch adsorption technique, in which some key experimental parameters such as temperature, contact time, initial concentration of NA in oil sample as well as the dosage of adsorbent were investigated. Equilibrium isotherms were analyzed using the Langmuir, Freundlich, Tempkin and Dubinin-Radushkevich(D-R) adsorption models. The pseudo-first order, the pseudo-second order, and intraparticle diffusion models were employed to describe the kinetics data. The results revealed that the D-R isotherm provided a better fit to the experimental data than other isotherms, and the adsorption kinetics followed the pseudo-first order kinetic equation. The thermodynamic data indicated that the adsorption process was feasible and spontaneous as an endothermic process. The results could provide a clear understanding of the NAs adsorption by AC during lube base oil processing at refineries.     

油气冷凝和吸附集成回收工艺的研究

提出了油气冷凝和吸附集成回收工艺,并对其回收效果进行了模拟和实验研究。考虑到太阳能作为动力能源供给,开发了冷凝和吸附集成回收装置,利用Aspen Plus软件灵敏度分析工具,对4种不同浓度的汽油油气冷凝过程进行了模拟,并进行了实验验证。结果表明,冷凝段的冷凝温度可以设计在-25℃左右,此时回收率在50%以上;当冷凝温度为-25℃时,油气回收率的实验值与模拟值吻合。该集成工艺回收装置的油气回收率达到99%以上,出口油气质量浓度低于7.7 g/m³,可以达标。吸附剂动态吸附容量可达0.24 kg/kg,通过高真空解吸及微量氮气吹扫,饱和吸附剂可被完全解吸。该工艺的吸附热效应远低于纯吸附法,从而进一步提高了系统的安全性和经济效益。     

Adsorption separation of condensate oil from produced water using ACTF prepared of oil palm leaves by batch and fixed bed techniques

A novel method is applied to produce amorphous carbon thin film (ACTF) from oil palm leaves. The novel prepared ACTF is in the form of thin films like graphene sheets having winding surface. ACTF was characterized by different methods of characterization: FTIR, BET, SEM, EDX, TEM, and Raman. ACTF employed as an adsorbent to separate emulsified condensate oil from synthetic produced water as a treatment process before reinjection in oil reservoirs. The adsorption performance of batch and fixed bed adsorption systems were investigated. Contact time, initial concentration of condensate oil ($C_o$ = 100–2500 mg/l) and temperature were studied by batch experiments. The obtained results indicated that the adsorption capacity and the removal efficiency increased with time up to 132.77 mg condensate/g adsorbent and 66.38% respectively, within 6 h equilibrium time at 308 K. The thermodynamic adsorption experiments conducted at 288, 308 and 318 K, referring exothermic nature of the adsorption process.The performance study of fixed bed adsorption described through the breakthrough curves concept with two parameters: column bed heights (5, 10 and 15 mm) and flow rate (2.2, 5 and 8.4 ml/min). Two models (Thomas and Yoon-Nelson models) were applied to expect different parameters of fixed bed as adsorption capacity and time need for 50% breakthrough. The results exhibited that 2.2 ml /min feed flowrate and 5 mm bed height at 1000 mg/l initial oil condensate concentration were the optimum conditions for the ACTF column. The experimental breakthrough curves showed acceptable fit with the calculated breakthrough profiles obtained by Thomas model.     

变压器油固定床脱水工艺的开发

针对变压器油真空滤油工艺的诸多不足,探索将常温常压固定床吸附技术用于变压器油脱水的可行性,并考察了改性树脂、5A分子筛、活性炭、硅胶等吸附材料的性能。结果表明：在考察的吸附材料中,改性树脂脱水剂的性能最优,无水氯化钙次之,硅胶和5A分子筛的性能最差;当原料变压器油水质量分数为33 μg/g时,在质量空速30 h^-1条件下进行固定床吸附脱水后,变压器油初期水质量分数达10 μg/g以下;以固定床出口变压器油水质量分数大于20 μg/g为脱水剂失活标准,新鲜改性树脂脱水剂的吸附容量为96.03 mg/g;吸水改性树脂可多次再生循环利用,再生后改性树脂脱水剂的吸附容量轻微下降。     

白土补充精制过程中环烷酸的吸附动力学、吸附平衡及热力学研究

研究了白土补充精制过程中,酮苯脱蜡油中的环烷酸在白土上的吸附问题。首先,借助电喷雾傅立叶变换-离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)对采自炼厂的酮苯脱蜡油中的环烷酸进行了分析鉴定,并对白土样品进行了XRD, BET, TG/DTA及SEM表征。其次,采用间歇操作的方式开展了一系列吸附实验,考察了温度、时间、初始酸浓度及剂油比对吸附过程的影响。Langmuir, Freundlich, Tempkin及 Dubinin-Radushkevich (D-R) 吸附模型被用于研究环烷酸在白土上的吸附平衡。同时,拟一级动力学模型、拟二级动力学模型及内扩散模型被用于研究环烷酸在白土上的吸附动力学。结果表明,D-R模型、拟一级动力学模型可分别较好地描述该过程的吸附平衡、吸附动力学行为。热力学计算数据表明该吸附过程可自发进行,且为吸热过程。本研究可为环烷酸在白土上的吸附脱除过程提供一个较为清晰的认识与理解。     

FF-34新型蜡油加氢处理催化剂的开发及工业应用

为适应蜡油原料重质化、劣质化发展趋势,延长装置运转周期,采用具有粒子尺寸大且粒径分布集中、相对结晶度高的特种氧化铝载体材料及Ⅱ类活性相调节技术,开发了具有较大孔径和孔体积、更高抗金属和容金属能力的FF-34蜡油加氢处理催化剂。工业应用结果表明:在入口压力10.0 MPa、体积空速高达1.00 h-1、氢油体积比558、入口反应温度仅334℃条件下,精制蜡油硫质量分数约3000μg/g,氮质量分数为1321μg/g,化学氢耗为0.73%,说明了FF-34催化剂具有良好的加氢脱硫和加氢脱氮性能。     

Preparation and SO2 adsorption behavior of coconut shell-based activated carbon via microwave-assisted oxidant activation

A series of oxidants supported on coconut shell-based activated carbon(CAC) through microwave irradiation were prepared and characterized using scanning electron microscopy(SEM), N_2 adsorption/desorption analysis, and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The SO_2 adsorption capacities and rates were evaluated by adsorption tests performed in a fixed bed reactor with a simulated flue gas, and the adsorption isotherm models were validated against the experimental results. The findings revealed that the SO_2 adsorption capacity decreased in the following order: MW-K_2Cr_2O_7-CAC MWKMnO_4-CAC MW-H_2O_2-CAC MW-CAC. The SO_2 adsorption capacities and adsorption rates of the samples increased with an increasing oxidizability of the oxidants owing to the increment of mean pore size and oxygen-containing functional groups. In addition, a high initial SO_2 concentration and a low bed temperature could positively affect the SO2 adsorption. Finally, the Langmuir model validated that SO_2 was mainly adsorbed through chemical adsorption on the sample surfaces.     

甲烷在蒙脱石狭缝孔中吸附行为的分子模拟

利用蒙特卡罗方法研究甲烷在蒙脱石中的吸附行为,构建了蒙脱石狭缝孔模型,讨论了不同孔径、温度、含水量和组成对甲烷在蒙脱石中吸附行为的影响,揭示了甲烷在蒙脱石中微观吸附机理。研究结果表明：甲烷平均等量吸附热随着孔径增大而下降,且小于42 kJ/mol,说明甲烷在蒙脱石中吸附属于物理吸附;随着压力增大或孔径减小,甲烷在孔中吸附逐渐由能量较高吸附位向能量较低吸附位转移,造成甲烷吸附量增加;蒙脱石微孔中,甲烷吸附量随着孔径增大而增大,而中孔中,随着孔径增大而减小;甲烷分子在蒙脱石孔中吸附气量所占比例随着压力增大或孔径增大而呈下降趋势,当孔径大于6 nm时,蒙脱石孔中以游离气为主;随着温度升高,甲烷等量吸附热减小,甲烷在孔中的吸附逐渐由能量较低吸附位向能量较高吸附位转移,造成蒙脱石对甲烷吸附能力降低;水分子在蒙脱石孔中受到范德华力和静电能共同作用使其以定向方式堆积在孔壁表面,且水分子占据了甲烷分子吸附位和吸附空间,造成蒙脱石对甲烷吸附能力降低;多元组成竞争吸附中,蒙脱石对气体吸附能力大小的顺序为二氧化碳、甲烷、氮气;氮气或二氧化碳的增加,会造成甲烷在气相中摩尔分数降低、甲烷吸附位的变化以及甲烷吸附空间减小,三者的综合作用导致了蒙脱石对甲烷吸附能力降低。