煤層甲烷變壓吸附濃縮的研究.pdf

1、本文分別以典型的低反應(yīng)性松藻無煙煤和高反應(yīng)性云南先鋒褐煤為原料,以堿活化一步法工藝制備了煤基活性炭,并對其結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了表征.發(fā)現(xiàn)松藻無煙煤經(jīng)炭化和堿活化,BET表面積和極限容積均遞增;最可幾孔徑變小,但無煙煤與其炭化樣的的最可幾孔徑相同,與無煙煤反應(yīng)活性小、揮發(fā)分份少、活化溫度下活化劑產(chǎn)生的鉀蒸汽擠進(jìn)煤石墨片層之間,增加微孔數(shù)量的活化機(jī)理相吻合.提出了建立在園柱形孔基本假設(shè)下的雜合蘆笙模型,可用于描述活性炭之類的非均勻多孔固體的孔結(jié)構(gòu)

2、;在此基礎(chǔ)上,借助于低溫氮吸附法,結(jié)合分形理論發(fā)現(xiàn)873K下常規(guī)方法制備的無煙煤基活性炭存在雙重表面分維.用正二十四烷對活性炭進(jìn)行了表面親烴改性,減少了其表面的酸性基團(tuán)量,提高了活性炭表面對甲烷的親合性,在更寬的壓力范圍內(nèi)提高了活性炭對模擬煤層氣的分離性能.籍此制備了表面親烴改性活性炭分離柱,用于對模擬煤層氣進(jìn)行PSA濃縮分離.結(jié)果表明,經(jīng)兩次循環(huán),可將含甲烷約60％的模擬煤層氣變?yōu)榻?1％的甲烷濃縮氣體.設(shè)計(jì)研制了一套帶預(yù)處理柱的雙柱

3、自控PSA實(shí)驗(yàn)裝置,克服了原有單柱PSA實(shí)驗(yàn)裝置氣密性不佳、自動(dòng)化程度低、工作壓力偏低和現(xiàn)有工業(yè)裝置在配氣、操作壓力、取樣等實(shí)驗(yàn)研究性能上的不足;更便于在更大的壓力范圍內(nèi)對煤層甲烷的PSA濃縮凈化過程及其它氣體分離過程進(jìn)行研究.在所研制的實(shí)驗(yàn)裝置上,進(jìn)行了不同的吸附壓力和流量下模擬煤層氣在改性活性炭吸附柱中的動(dòng)態(tài)穿透實(shí)驗(yàn),獲得了吸附柱穿透曲線.依據(jù)吸附柱中改性活性炭對甲烷吸附的S型等溫線規(guī)律和穿透過程中柱內(nèi)上、中、下溫度波動(dòng)范圍在1℃內(nèi)