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。     

甲烷/氮气分离用碳分子筛的制备

为制备甲烷与氮气分离用碳分子筛,以酚醛树脂基炭化料为基体,利用甲烷为沉积剂,探讨了不同沉积条件对碳分子筛甲烷与氮气吸附量的影响,测试了沉积后样品孔结构性能,并与国内外样品进行了对照。结果表明,最佳沉积温度为850℃,在沉积时间30 min,甲烷流量100 mL/min和氮气流量200 mL/min时,沉积后碳分子筛在孔径0.3～0.67 nm之间孔容为0.083 cm~3/g,平均孔径为0.516 nm,吸附甲烷性能低于同类产品,有利于动力学分离。     

甲烷/氮气分离用碳分子筛的制备

为制备甲烷与氮气分离用碳分子筛,以酚醛树脂基炭化料为基体,利用甲烷为沉积剂,探讨了不同沉积条件对碳分子筛甲烷与氮气吸附量的影响,测试了沉积后样品孔结构性能,并与国内外样品进行了对照。结果表明,最佳沉积温度为850℃,在沉积时间30 min,甲烷流量100 mL/min和氮气流量200 mL/min时,沉积后碳分子筛在孔径0.3～0.67 nm之间孔容为0.083 cm³/g,平均孔径为0.516 nm,吸附甲烷性能低于同类产品,有利于动力学分离。     

用于甲烷/氮气分离的活性炭吸附剂研究进展

介绍了变压吸附(PSA)技术用于甲烷/氮气分离的国内外相关研究进展,分析了吸附剂的物化性质对甲烷/氮气分离效果的影响,并重点讨论了活性炭吸附剂的性质以及影响活性炭对甲烷/氮气吸附分离性能的因素,指出了活性炭吸附剂应用于甲烷/氮气分离时存在的不足,并展望了其发展趋势.     

CBM甲烷回收吸附剂研究进展

根据煤层气的来源和甲烷/氮气分离技术的特点,变压吸附是煤层气甲烷提浓的理想方法。对不同甲烷含量的煤层气,采用不同的吸附机理和吸附剂。矿井通风瓦斯等甲烷浓度低的煤层气,采用活性炭从吸附相得浓缩甲烷;对甲烷浓度高的煤层气,采用碳分子筛、斜发沸石和钛分子筛等吸附剂,从气相得浓缩甲烷。     

神府丝炭制备分离CH_4/N_2的炭分子筛工艺及其性能研究

以神府煤丝炭(SFF)为原料,采用炭化-KOH活化-苯气相碳沉积方法制备用于变压吸附分离CH_4/N_2所用的成型炭分子筛(FCMS),活化过程的最优条件为:碱炭质量比=3∶1,活化温度为700℃,活化时间为90 min;碳沉积过程最优条件为:碳沉积温度为800℃,碳沉积时间为5 min,苯流率为3 m L/min,在此条件下,FCMS的碘吸附值和比表面积分别为985.23 mg/g和1 195.52 m2/g,微孔孔容占63.18%。利用FCMS进行了CH_4和N_2吸附量测试和Langmuir吸附模型的拟合,得出CH_4为强吸附组分,CH_4/N_2在FCMS上的分离系数为2.50。单塔穿透实验表明,CH_4在FCMS上的穿透时间延迟了171 s,证实了FCMS吸附甲烷的能力增强。     

甲烷与氮气分离用碳分子筛研究进展

介绍了气相沉积法制备碳分子筛研究进展,谈论了孔径对甲烷与氮气吸附性能的影响,概述了几种碳分子筛对甲烷与氮气吸附性能,提出了甲烷与氮气分离用碳分子筛制备建议。     

甲烷与氮气分离用碳分子筛研究进展

介绍了气相沉积法制备碳分子筛研究进展,谈论了孔径对甲烷与氮气吸附性能的影响,概述了几种碳分子筛对甲烷与氮气吸附性能,提出了甲烷与氮气分离用碳分子筛制备建议。     

变压吸附气体分离用煤基炭分子筛的制备研究进展

阐述了国内外应用于变压吸附分离气体的煤基炭分子筛吸附剂制备研究进展,总结了以褐煤、烟煤、无烟煤为原料,制备炭分子筛所采用的不同工艺方法及其特点;详细讨论了主要的制备工艺条件对煤基炭分子筛结构和分离性能的影响。     

铁离子改性碳分子筛对氮气/甲烷分离性能的研究

针对碳分子筛对氮气/甲烷分离体系分离比低的问题,采用浸渍法以市售空分碳分子筛（CMS）为基体,制备了分离氮气/甲烷的铁离子改性碳分子筛。通过静态吸附量、分离比、吸附动力学及热力学性质考察了铁离子负载量对碳分子筛吸附分离氮气/甲烷性能的影响。结果表明：铁（Ⅲ）的负载减小了CMS的比表面积、微孔体积和孔径,使CMS超微孔的孔径分布呈现更集中的趋势。这种集中性以动力学性能下降为代价,明显提高了碳分子筛对氮气/甲烷的吸附分离比。在303 K、0.7 MPa条件下,综合性能优异的0.3%铁改性CMS具有6.03的氮气/甲烷吸附分离比。     

Modification of pore size in activated carbon by polymer deposition and its effects on molecular sieve selectivity

The separation of air for nitrogen production can be carried out by pressure-swing-adsorption over a carbon molecular sieve. The separation is kinetically controlled, since the equilibrium adsorption of both oxygen and nitrogen is very similar, but the adsorption kinetics for oxygen is faster than for nitrogen. Several methods to prepare carbon molecular sieves are reported. In this work, we synthesized a carbon molecular sieve from a commercial activated carbon. After deposition of polyfurfuryl alcohol, these materials were subjected to carbonization at 800°C under an inert atmosphere. All the microporous materials were characterized by analysis of kinetics and equilibrium adsorption data. The molecular sieve performance was assessed by the O₂/N₂ uptake ratio. The material prepared by two depositions has characteristics similar to those of commercial CMS.     

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。     

低浓度煤层气提纯的研究现状

煤矿开采过程中排放出大量低浓度煤层气,提纯利用这部分煤层气对我国能源开发利用和环境保护意义重大,其难点是经济高效地分离CH4和N2.本文从CH4/N2分离技术、变压吸附分离CH4/N2吸附剂和制备新型炭分子筛3个方面逐层对低浓度煤层气提纯进行了综述和展望.介绍了CH4/N2分离技术研究进展,对其在低浓度煤层气提纯中的应用前景进行了对比.概述了常用变压吸附剂分离CH4/N2的研究现状,分析了它们在低浓度煤层气提纯应用中的优缺点,并提出了制取适合低浓度煤层气提纯用的新型炭分子筛的方法.     

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％。     

煤基碳分子筛的研究进展及应用现状

基于原料煤种分类,简要介绍了煤基碳分子筛的制备工艺和在气体分离方面的应用,详细阐述了国内外煤基碳分子筛的研究状况,分析并展望了煤基碳分子筛的应用前景和今后的发展方向。     

由灵武煤新法干馏半焦制备炭分子筛的研究

以灵武不粘煤的固体热载体新法干馏半焦为原料，综合使用碳化法和碳沉积法进行了空分富氮用炭分子筛的制备研究，考察了碳化和碳沉积工艺条件对产品空分性能的影响，并用ＦＴＩＲ和ＸＲＤ技术对产品炭分子筛进行了表片。结果表明，灵武煤的新法干馏半焦是制备炭分子筛的优良产；在最佳工艺条件下制得的炭分子筛的空分性能可与进口的同类产品相媲美；炭分子筛是典型的无定形炭，其表面含氧官能团主要是Ｃ－Ｏ键和Ｃ＝Ｏ键。     

炭分子筛CH4/N2吸附分离

煤层气(CBM)是一种非常规天然气。在中国,煤层气在抽采出来时常混有空气。考虑到安全因素,氧气首先应该被去除。之后,煤层气利用的最重要步骤则是甲烷-氮气混合气体的甲烷高效提浓。本文搭建了双床变压吸附(PSA)装置,选择特定的炭分子筛(CMS)进行CH₄/N₂混合物分离实验研究。由于CMS的动力学吸附特性,氮被吸附在CMS上,带有一定压力的甲烷则连续输出。研究了吸附压力、进气速度和循环周期等因素对吸附过程整体性能的影响。从50% CH₄/50% N₂的原料气可以获得95.45%纯度的甲烷产品,而从30% CH₄/70% N₂的原料气可以获得94.89%纯度的甲烷产品。研究表明,以上3个参数都对分离性能有影响,其中后两者的影响更大。在较低吸附压力和较低进气速度时更容易获得纯度90%以上的甲烷产品。另外,循环周期越短,获得的甲烷纯度越高。     

Generalization of effect of oxygen exposure on formation and performance of carbon molecular sieve membranes

Previously, a pyrolysis method was developed to control separation performance of carbon molecular sieve (CMS) membranes by doping with trace oxygen. This method involved oxygen exposure during pyrolysis to tune the selective pore windows. During the development, it was observed that oxygen concentration in inert gas, rather than the total amount of oxygen exposed controls performance. In this study, we hypothesized that mass transfer of oxygen in CMS membranes during pyrolysis is governed by chemical reaction at critical pore opening. Effect of thermal soak time, inert flow rate, and precursor thickness were conducted to test this hypothesis with 6FDA/BPDA-DAM and Matrimid® polymer precursors. Results of oxygen consumption from pyrolysis process and CO₂/CH₄ separation performance showed that the process is likely governed by reaction kinetics. This observation implies simplicity and easy scale-up for the oxygen “doping” method on CMS formation by tuning the oxygen concentration in the pyrolysis atmosphere.