洁净煤技术

作者：梁江朋, 马博文

关键词：煤层气,CH4/CO2,吸附剂,活性炭,制备

为解决煤层气中CH4/CO2分离用吸附剂的难题，以椰壳炭化料为原料，通过水蒸气活化工艺制备活性炭吸附剂，考察了活化温度、活化时间和改性剂添加量对变压吸附分离CH4/CO2性能的影响。结果表明，制备活性炭吸附剂最适宜的条件为：炭化温度600 ℃，活化温度800 ℃，活化时间30 min，改性剂添加量10%。最适宜的条件下制备的活性炭吸附剂对CH4和CO2的饱和吸附量分别为2.34 mmol/g和3.23 mmol/g，CO2/CH4平衡吸附分离系数可达到10.27，较不改性条件下平衡分离系数提高了190%，对CO2/CH4有良好的分离效果。随着活化温度的提高，CO2/CH4平衡吸附分离系数和CO2和CH4的吸附量均呈现先增加后降低的趋势,这是由于活化温度达到800 ℃后，活化温度反应速度显著增快，使微孔壁面容易烧穿形成中孔，甚至进一步形成大孔，活性炭吸附剂比表面积降低，微孔数量变少，吸附能力降低；随着活化时间的延长，CO2/CH4平衡分离系数和CO2和CH4的吸附量呈现先增加后降低的趋势，这是由于活化时间达到30 min后，更多的水蒸气和炭发生反应，使开始形成的微孔被烧穿，导致比表面积和微孔体积降低，对CO2和CH4的吸附能力也随之降低，对CO2的吸附能力降低更明显；随改性剂添加量的增加，CO2/CH4平衡分离系数逐渐增加，CO2和CH4的饱和吸附量呈现先增加后降低的趋势，吸附剂对CO2的吸附性能明显提高，对CH4的吸附性能则明显降低。

来源：2021年第03期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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