CO_2、CH_4和N_2在不同硅铝比β沸石上的吸附分离性能

采用体积法在273 K和303 K温度下对CO_2,CH_4和N_2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附分离性能进行了研究.实验结果表明,Langmuir-Freundlich模型能够较好地拟合吸附实验数据;同一样品上,CO_2的吸附量要大于CH_4和N_2的吸附量;随着硅铝比的减小CO_2的吸附量增加,而硅/铝比对CH_4和N_2的吸附量的影响较小.通过结合Virial方程计算CO_2、CH_4和N_2在不同硅/铝比β沸石上的亨利定律常数和吸附选择性,发现所研究样品对CO_2/CH_4和CO_2/N_2均具有很高的吸附选择性,随着样品硅/铝比的减小,CO_2/CH_4和CO_2/N_2的吸附选择性显著增加,说明较低硅/铝比β沸石有利于分离CO_2.用Clausius-Ciapeyron方程求得CO_2,CH_4和N_2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附热与吸附量无关,表明β沸石是一种表面势场均匀的吸附剂.     

高压气体在MS-13x上的吸附平衡和关联

本文用定容型吸附量测定装置测定了N_2,CH_4,CO和N_2O在沸石MS-13x上的高压吸附平衡数据。平衡压力从0.26～81.20atm,温度为25℃,50℃和75℃。同时测定了N_2在0和-196℃下的低压吸附平衡数据。实验结果表明N_2,CH_4和CO吸附最随压力增加而增加,在40atm附近达到饱和。N_2O的吸附等温线在20atm附近出现了极大值,且不同温度的吸附等温线呈现了相互交叉的现象。本研究所得的全部吸附平衡数据。用扩展了的吸附势理论进行关联,所有的点几乎都落在同一曲线上。     

AC/X-G吸附剂的制备及CH_4/N_2吸附分离性能

采用浓度为0.2 g·ml~(-1)的葡萄糖溶液对13X沸石/活性炭复合材料(AC/X)进行碳沉积,研究沉积次数对复合吸附剂(AC/X-G)孔结构、表面性质和CH_4/N_2吸附分离性能的影响。通过X射线衍射,77 K下的N2吸附/脱附,扫描电镜,CO_2-TPD以及红外光谱表征样品的晶型、孔结构和表面性质,在298 K、100 k Pa下对其CH_4和N_2吸附等温线进行测定,并将吸附结果与文献中碳材料和13X沸石的吸附性能进行比较。结果表明:随着沉积次数的增加,AC/X-G吸附剂中X型沸石的相对含量降低,微孔比表面积和微孔体积减少。AC/X-G的表面被碳膜覆盖,碱量降低,但出现强碱位和含氧基团C—O键。AC/X-G的CH_4和N_2吸附量下降,但吸附分离系数提高,沉积3次的样品AC/X-G-3的CH_4/N_2吸附分离系数达到3.0,表面的含氧基团有利于提高复合材料的CH_4/N_2吸附分离性能。     

甲醇驰放气在不同吸附剂中的吸附热力学

为提高焦炉煤气制甲醇过程产生驰放气的附加值,对CO_2,CO,N_2,CH_4的4种气体在吸附剂上的吸附热力学展开了研究。测定了气体在特定温度下的吸附等温线,采用数学模型计算获得了相应的吸附焓。通过实验数据认为,随着吸附温度的提高,CO_2,CO,N_2,CH_4吸附能力逐渐降低;随着吸附压力的提高,CO_2,CO,N_2,CH_4吸附能力逐渐增强。炭分子筛对CO_2吸附能力最好,吸附过程为物理吸附;铜吸附剂对CO吸附能力最好,吸附过程属于络合吸附;N_2和CH_4的吸附焓随吸附量变化始终保持为一个定值,吸附过程为物理吸附。     

ADSORPTION EQUILIBRIA OF GASES ON H-MORDENITE UNDER HIGH PRESSURE

The adsorption equilibria of N_2,Ar,CH_4,CO_2,and N_2O on H-Mordenite were studied with a constant volume appa-ratus under pressure from 3.04×10~3 to 1.43×10~7 Pa at—196°,0°,25°,50°and 75℃.The amount of adsorption ofN_2,Ar and CH_4 increases with pressure until approaching saturation at about 6.08×10~6 Pa.A maximum exists on theadsorption isotherm of CO_2 and N_2O,and their isotherms at different temperatures cross each other.All the data obtainedin this work can be correlated by the extended adsorption potential theory quite well.All experimental points can be repre-sented by the generalized characteristic curve.     

用高压气体吸脱附-微量热联用法对CO2和CH4在煤上吸附热力学的研究

为了从热力学角度揭示CO_2和CH_4在煤上的竞争吸附实质,为驱替理论提供热力学参考,利用高压气体吸脱附-微量热联用仪,通过容量法测定30℃,40℃,50℃温度下CO_2和CH_4在煤上的吸附等温线,同时计算等量吸附热和极限吸附热,并测定了CO_2和CH_4在煤上的吸附热。结果表明:CO_2和CH_4吸附等温线均属于Ⅰ型吸附等温线,且均符合Langmuir吸附模型;温度升高,CO_2和CH_4在煤上的吸附量均减小;相同条件下,CO_2在煤上的吸附量明显高于CH_4的吸附量,表明CO_2更容易吸附于煤上。CO_2和CH_4在煤上的等量吸附反映出煤吸附CO_2和CH_4的过程均为物理吸附。同时CO_2在煤上的等量吸附热高于CH_4的等量吸附热,说明CO_2分子与煤分子之间作用力强于CH_4与煤分子之间的作用力,极限吸附热和实验测得的吸附热也显示了同样结果,从热力学角度阐释了CO_2和CH_4在煤体表面竞争吸附的实质。     

High-performance SSZ-13 membranes prepared using ball-milled nanosized seeds for carbon dioxide and nitrogen separations from methane

SSZ-13 membranes with high separation performances were prepared using ball-milled nanosized seeds by once hydrothermal synthesis. Separation performances of SSZ-13 membranes in CO_2/CH_4 and N_2/CH_4 mixtures were enhanced after synthesis modification. Single-gas permeances of CO_2, N_2 and CH_4 and ideal selectivities were recorded through SSZ-13 membranes. The effects of temperature, pressure, feed flow rate and humidity on separation performance of the membranes were discussed. Three membranes prepared after synthesis modifications had an average CO_2 permeance of 1.16 × 10~(-6) mol·(m~2· s·Pa)~(-1)(equal to 3554 GPU) with an average CO_2/CH_4 selectivity of 213 in a 50 vol%/50 vol% CO_2/CH_4 mixture. It suggests that membrane synthesis has a good reproducible. The membrane also displayed a N_2 permeance of 1.07 × 10~(-7) mol·(m~2·s·Pa)~(-1)(equal to 320 GPU) with a N_2/CH_4 selectivity of 13 for a 50 vol%/50 vol% N_2/CH_4 mixture. SSZ-13 membrane displayed stable and good separation performance in the wet CO_2/CH_4 mixture for a long test period over 100 h at 348 K. The current SSZ-13 membranes show great potentials for the simultaneous removals of CO_2 and N_2 in natural gas purification as a facile process suitable for industrial application.     

CH_4和N_2在炭分子筛及13X沸石上的吸附分离

采用静态体积法测试了298.15K,313.15K和328.15K时,CH_4和N_2在太西煤基炭分子筛(T-CMS)及13X沸石上的吸附量,并使用Langmuir模型对吸附量数据进行了线性拟合,分析了拟合参数饱和吸附量qm和吸附平衡常数b值的变化.结果表明:随着温度的升高,CH_4在T-CMS上的饱和吸附量qm稍有减少,但变化不大,N_2在T-CMS上的饱和吸附量qm呈增大趋势;CH_4和N_2在13X沸石上的饱和吸附量qm均呈减小趋势,CH_4和N_2在T-CMS及13X沸石上的吸附平衡常数b值均随温度的升高而减小;CH_4和N_2在T-CMS上的分离系数均大于其在13X沸石上的分离系数,分离系数均随温度升高而减小.吸附热力学分析表明,CH_4和N_2在T-CMS上的等量吸附热平均值分别为27.30kJ/mol和22.43kJ/mol,而在13X沸石上的等量吸附热平均值分别为12.96kJ/mol和10.41kJ/mol,两种吸附剂对CH_4的吸附作用均强于其对N_2的吸附作用,且均属于物理吸附.     

淀粉基多孔碳材料的制备及其吸附CO_2/CH_4性能

以淀粉为原料,使用水热法将其碳化后用活化剂KOH对其活化,制备了淀粉基多孔碳材料,并对其进行结构表征和CO_2/CH_4的吸附性能测试,计算吸附热以及材料对CO_2/CH_4的吸附选择性,讨论了碳材料结构对其吸附性能的影响。结果表明:在制备过程中,随着活化剂KOH用量比例的增大,所制得的材料其比表面积和孔容增大,其孔径分布也就越宽。所制得的碳材料其比表面积可达2972 m2·g-1。这些淀粉基多孔碳材料对水蒸气的吸附等温线呈现出Ⅳ类等温线。所制备材料对CO_2吸附容量主要取决于其孔径小于0.8 nm的累积孔容(Vd0.8 nm)。材料的超微孔的孔容越大,其对CO_2吸附容量也越大。所制备的C-KOH-1材料在101325 Pa和298 K条件下,对CO_2的吸附量达到4.2 mmol·g-1,其对CO_2的吸附热明显高于其对CH_4吸附热,其对CO_2/CH_4吸附选择性为3.7~4.26,同时本文通过对材料的水蒸气吸附等温线进行测试,结果表明所得材料主要表现为中等憎水性,这对材料在实际工况的应用奠定了基础。     

川东龙马溪组页岩对不同气体的吸附特性实验研究

应用室内实验方法,利用高压等温吸附分析仪,以采自四川盆地边缘鄂西及川东志留系龙马溪组露头页岩样本为基础,在60摄氏度条件下,分别用CH_4、CO_2和N_2气体对同一块页岩岩样进行等温吸附实验,并绘制了页岩对CH_4、CO_2、N_2三种气体的等温吸附曲线,实验结果表明,同一页岩样本相同平衡条件下对CH_4、CO_2、N_2三种不同气体的吸附量大小顺序为CH_4CO_2N_2,表明页岩CO_2的吸附能力最强,为注CO_2提高页岩气吸附气采收率提供了理论依据。     

Adsorption separation of CO2, CH4 and N2 on β-zeolite with different SiO2/Al2O3 ratios

采用体积法在273 K和303 K温度下对CO2、CH4和N2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附分离性能进行了研究。实验结果表明,Langmuir-Freundlich模型能够较好地拟合吸附实验数据;同一样品上,CO2的吸附量要大于CH4和N2的吸附量;随着硅铝比的减小CO2的吸附量增加,而硅/铝比对CH4和N2的吸附量的影响较小。通过结合Virial方程计算CO2、CH4和N2在不同硅/铝比β沸石上的亨利定律常数和吸附选择性,发现所研究样品对CO2/CH4和CO2/N2均具有很高的吸附选择性,随着样品硅/铝比的减小,CO2/CH4和CO2/N2的吸附选择性显著增加,说明较低硅/铝比β沸石有利于分离CO2。用Clausius-Clapeyron方程求得CO2、CH4和N2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附热与吸附量无关,表明β沸石是一种表面势场均匀的吸附剂。     

仲胺桥联共价三嗪聚合物对CO2的高选择性吸附

针对有机聚合物材料对CO2的吸附量和吸附选择性不能兼得的问题,由三(4-氰胺基苯基)胺和四(4-氰胺基苯基)甲烷设计合成了仲胺桥联共价三嗪聚合物NB-CTP-1和NB-CTP-2,通过FTIR、TGA、XRD、SEM、TEM和全自动物理吸附分析仪对制备的样品进行了结构和形貌表征.在1.01×105 Pa、273 K条件下,NB-CTP-1和NB-CTP-2的CO2吸附量分别为3.04和3.23 mmol/g.依据亨利定律法和IAST法分别对两种材料在1.01×105 Pa、273 K条件下的吸附选择性进行计算,其中,NB-CTP-1的CO2/N2吸附选择性高达113(亨利定律法)和143(IAST法),而NB-CTP-2也能达到75(亨利定律法)和89(IAST法).此外,通过Clausius-Clapeyron方程计算得出NB-CTP-1和NB-CTP-2的极限吸附热分别为35.3和37.6 kJ/mol,表明其与CO2存在较强的偶极-四极相互作用,有利于提升吸附选择性.     

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.     

炭分子筛的表征

炭分子筛是浓缩煤层气变压吸附机组的关键材料,性能的好坏直接影响变压吸附机组的性能。通过在77 K下N2的吸脱附等温线对炭分子筛的比表面积、孔径分布进行测定,通过吸附试验对炭分子筛吸附N2,O2,CO2,CH4,H2的能力及N2和CH4在炭分子筛上的吸附速度进行比较,以确定不同炭分子筛分离气体的能力。     

CO2/CH4 and CH4/N2 separation on isomeric metal organic frameworks☆

Two isomeric metal-organic frameworks(MOFs) with 2-dimensional(2D) and 3-dimensional(3D) topologies both comprised of Cu(Ⅱ) and OTf(OTf = trifluoromethanesulfonate) ions were synthesized and characterized.The CO_2,CH_4 and N_2 adsorption properties of the two isomeric MOFs were investigated from 263 K to 298 K at0.1 MPa.The results showed that the 2D MOF exhibited a higher selectivity for CO_2 from CO_2/CH_4 and CH_4from CH_4/N_2 compared to the 3D MOF,even though it possessed a lower surface area and pore volume.The higher adsorption heats of gases on the 2D MOF inferred the strong adsorption potential energy in the layered MOFs.Dynamic separation experiments using CO_2/CH_4 and CH_4/N_2 mixtures on the two MOFs proved that the2 D MOF had a longer elution time than the 3D MOF as well as better separation abilities.     

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 .     

Dynamics of oxygen chemisorption on saran char

Chemisorption of oxygen on Saran char was followed dynamically with a volumetric adsorption apparatus at O₂ pressures of 6.5 × 10³ Pa to 3.4 × 10⁴ Pa and temperatures of 338 K to 408 K. Concurrent O₂ physical adsorption was observed to follow the low pressure limit of Langmuir's adsorption isotherm, V = KP; K was found to fit an Arrhenius form with a heat of adsorption of −11.7 kJ/mol and a preexponential factor of 7.11 × 10⁻⁷ ml(STP)/Pa. Chemisorption data, corrected for physisorption and blank errors, can be linearized on ln(amount adsorbed) vs In(time) axes. Collision theory and the Freundlich isotherm are used to develop a kinetic model which is consistent with this logarithmic relationship and which is able to reduce all data at the same carbon burn-off to a single straight line on appropriate logarithmic axes. The applicability of this model implies that the Saran char surface is characterized by a continuous distribution of heterogeneous adsorption sites.     

SDM-1型耐硫甲烷化催化剂宏观动力学

<正> 1 引言 耐硫甲烷化催化剂具有耐硫、抗析炭等特点,可简化甲烷化工艺流程,便于工厂操作。设计合理的工业反应器和延长催化剂使用寿命是目前工业化急需解决的问题。作者对SDM-1型耐硫甲烷化催化剂宏观动力学进行了研究。 2 实验 2.1 测试装置 实验流程见图1。反应器为增压内循环无梯度反应器,将直径27mm、高25mm的催化剂筐置于导流环中,筐下方装有调速叶轮,转速1200～7200r/min。用热电偶测量反应床温度。实验用原料气由钢瓶中配制,配制后倒置48h以上,使气体充分混合。原料气经净化器脱除有害杂质后,由质量流量计计量,进入预热器升温至300℃,送反应器,出口气体经分离器至皂膜流量计计量,然后放空,或送HP5890色谱仪分析。 动力学测试前通过空白试验证实实验装置无催化活性。当转速为2850r/min,实验范围内消除了外扩散影响。H_2S体积浓度控制在0.09％     

甲烷的二氧化碳重整动力学研究

The kinetics of CO2 reforming of methane has been studied at 976-1033K on a commercial NiO/CaO/Al2O3 catalyst in a packed-bed continuous reactor. The reaction was carried out at atmospheric pressure and CO2/CH4 ratio > 2. The Hougen-Watson rate models were fitted to experimental data assuming the dissociative adsorption of methane as the rate-determining step. The reaction rate showed an effective reaction order of about unity for CH4. The apparent activity energy was found to be 104kJ·mol-1. Therefore the kinetic reaction parameters were determined and a possible reaction mechanism was proposed.     

混合气组分对CO在稀土复合吸附剂上吸附的影响

采用吸附柱动态实验装置,分别考察了混合气组分H2O、CO2、CH4对稀土复合吸附剂变压吸附CO的影响。实验结果表明,原料气中微量的H2O的存在对稀土复合吸附剂的吸附性能有较大影响,当水质量浓度仅为250mg/L时,CO的变压吸附量下降约35％;与CO相比,CO2在稀土复合吸附剂上为弱吸附组分,但对CO的吸附性能有一定影响,当CO2体积分数为1％时,CO的变压吸附量可维持在12.5 ml/g左右;而CH4的存在对CO在稀土复合吸附剂上的吸附量影响不大。