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。     

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.     

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。     

热缩聚煤沥青压型制备分子筛炭膜（Ⅱ）──液相碳沉积法制备分子筛炭膜

以一定浓度的酚醛树脂溶液对炭膜基板进行碳沉积处理，考察碳沉积条件对所制备的分子筛炭膜气体分离性能的影响。实验结果表明，较好的碳沉积条件为：碳沉积液浓度为６０％，浸渍时间为１２０ｍｉｎ，碳沉积次数为三次，热处理温度为７００℃。此膜对ＣＯ_２和Ｈ_２有很好的分离作用，两者的透过速率分别为１０~（－６）和１０~（－５）ｃｍ~３（ＳＴＰ）／ｃｍ~２·ｓ·ｃｍＨｇ数量级，分离系数可达１７．８。初步研究结果表明，此膜对ＣＯ_２／Ｏ２、ＣＯ_２／Ｎ_２和ＣＯ_２／ＣＨ_４也有一定的分离能力，分离系数在６．０左右。     

一种新的颗粒炭材料的制备及其高效分离甲烷氮气性能

主要围绕从低品位煤层气中回收分离低浓度的CH₄这一重要需求,探索以生物质为碳源研制具有优良CH₄/N₂分离性能的颗粒炭吸附剂。选择大米碎粒作为碳源,通过碳化制备颗粒状炭前体,然后应用CO₂进行活化,制备出大米基颗粒炭材料（GRCM）,研究其吸附分离CH₄/N₂的性能。所制得的颗粒炭材料具有较窄微孔分布,其中样品GRCM-900的BET比表面积为938.529 m²/g。FT-IR分析结果显示大米基颗粒炭表面含有羟基及羰基等含氧官能团。其CH₄吸附容量和CH₄/N₂吸附选择性分别高达1.32 mmol / g和5.68（在298 K和100 kPa条件下）,优于大多数已报道的粉末状炭材料和MOF材料。分子模拟揭示了甲烷和氮气在GRCM炭材料狭缝孔道中的吸附构型和差异。固定床实验证实,应用GRCM炭材料可以在常温条件下有效地分离CH₄/N₂混合物,所制得的颗粒GRCM在从低品位煤层气中回收CH₄方面有很好的应用前景。     

碳沉积法制富氮用炭分子筛的研究

本文提出的碳沉积法是用煤焦油馏分油的有机溶液浸渍煤炭化物,然后热解以进行“孔调变”。确定了最佳工艺条件,制得富氮性能良好的炭分子筛。并用D-A方程求取了各种样品的微孔结构参数。     

多孔材料吸附分离甲烷氮气研究进展

多孔材料具有比表面积大、渗透性好、吸附选择性高等特性,在吸附分离领域被人们广泛利用。通过介绍甲烷脱氮的方法及原理,概述了分子筛、炭基材料与金属有机骨架(MOFs)三类多孔材料在吸附分离甲烷氮气方面的研究进展,分析探讨了各类材料的优势及其广阔的发展潜力。     

气体分离用管状炭分子筛膜

以无机陶瓷管为支撑体、热塑性酚醛树脂为原料,经高温炭化制备了炭分子筛膜。用低温N2吸附的方法测定了炭分子筛膜的比表面积,用扫描电子显微镜对膜的形貌和厚度进行了表征。考察了膜的气体透过率以及气体的理想选择性随温度的变化关系:H2、CO2、O2、N2和CH4的透过率随温度的升高而增大;理想选择性α(H2/N2)、α(CO2/N2)、α(CO2/CH4)随温度的升高而减小,而α(O2/N2)随温度的升高先增大后减小,在90℃左右气体选择性达到最大。最后由阿累尼乌斯公式计算了气体透过炭分子筛膜的活化能,进一步说明气体透过机理为活化扩散。     

炭分子筛改性及其对乙烯和氧气的吸附分离性能

用气相碳沉积法对炭分子筛进行了改性,并对吸附阶段温度、裂解温度、堵孔剂分压等改性条件予以详细考察;采用称量法在真空电子天平上评价了改性炭分子筛上乙烯和氧气的吸附扩散性能。结果表明,改性后炭分子筛选择吸附氧气的能力大大提高,可作为直接脱除乙烯中少量氧气的吸附剂。对扩散曲线模拟计算,拟合良好。     

炭分子筛膜研究的新进展

炭分子筛膜是一种用于气体分离的高效，节能的新型材料，具有好的气体分离选择性，高的热和化学稳定性，近年来得到国内外广泛的重视和发展，本文从制备炭分子筛膜的原料，制备工艺及其在气体分离应用等方面综合了国内外近年来炭分子筛膜的研究进展，并指出了目前存在的问题。     

Separation of Methane and Nitrogen by Adsorption on Carbon Molecular Sieve

Abstract

Adsorption equilibrium of methane and nitrogen on CMS 3K from Takeda Corp. were gravimetrically measured at 298, 308, and 323 K and at pressures up to 2000 kPa. The most adsorbed gas is methane followed by nitrogen. The adsorption loading at 550 kPa and 308 K is 1.73 mol/kg for methane and 0.91 mol/kg for nitrogen. Experimental data were fitted with the multisite Langmuir model. Single component uptake of these gases at low pressures was used to determine the adsorption kinetics. Adsorption of nitrogen is much faster than methane, although this gas is preferentially adsorbed. The adsorption rate of both gases was controlled by a surface barrier resistance at the mouth of the micropore combined with micropore diffusion. Breakthrough curves of pure gases and their binary mixtures were measured at ambient temperature. A bi‐LDF (Linear Driving Force) model was used to predict the fixed‐bed behavior. Large differences in the adsorption kinetics were observed: at 308 K the LDF constant ratio was K_μ,N2 /K_μ,CH4 =133, although because of much higher adsorption of methane, the overall kinetic selectivity was 1.9 at 308 K. The data obtained in this work can be used for adsorption separation processes modeling for methane purification from nitrogen‐contaminated streams.     

炭分子筛上氧、氮吸附特性的实验测定

针对BF型炭分子筛孔结构的特点,利用双分散孔结构吸附模型,采用色谱扰动-应答方法,对微孔扩散控制传质机理进行了实验认定,测定了O2的吸附平衡常数K、扩散时间常数Dc/rc2以及O2、N2两组分常温下的吸附等温线.     

氧和氮在炭分子筛上的吸附与扩散

用重量法研究了氧、氮在两种空分用炭分子筛上的吸附与扩散。结果表明,氧和氮在炭分子筛中的扩散是活化扩散,该过程可用双孔模型进行描述。求得了氧、氮的扩散系数。     

炭分子筛膜的发展现状及应用

结合炭分子筛膜的发展状况,叙述了炭分子筛膜的制备方法。概括了炭分子筛膜在气体分离领域中的应用,展望了炭分子筛膜未来的发展方向。认为今后研究的重点应是如何得到气体分离选择性好且分离产率高的炭分子筛膜。     

碳分子筛膜的研究进展

介绍了碳分子筛膜（ＣＭＳＭ）的基本特点、制备过程及其影响因素和应用,指出了ＣＭＳＭ的研究和应用的前景。     

碳分子筛的制备与应用研究进展

综述了碳分子筛的各种制备方法,如炭化法、气体活化法、碳沉积法等,介绍了碳分子筛在气体分离、除杂脱色、催化等领域的应用,并提出了碳分子筛的研究热点展望。     

二氧化碳、甲烷分离工艺述评

以鹤壁新区地热资源开发所发现的伴生二氧化碳、甲烷的分离回收问题为背景，介绍了深冷分离、离压（温）吸附分离、吸收－解吸分离、膜分离以及这些技术的联合工艺，初步探讨了各种分离工艺的特性。     

延长制氮设备纯化器中分子筛的使用寿命

介绍了制氮系统的基本原理,对我公司的制氮纯化器中分子筛的特性及工况进行了分析,找出其失效原因,提出了延长分子筛使用寿命的具体方法.     

炭分子筛膜裂解成膜过程研究

炭分子筛膜(CMSM)作为一种新型的分离膜材料,已被广泛应用于石油、冶金、化工等各个领域,其性能测定、制备方法的改进及应用也得到了很大突破。综述了炭膜的优良性能、CMSM的制备工艺、聚合物前驱体的高温裂解机理。介绍了红外光谱、差热分析、XRD、SEM等表征分析手段在性能测定过程中的应用,为制备过程提供了重要的基础数据。