發(fā)布時(shí)間：2021-03-24 07:10

　　為了評(píng)價(jià)碳分子篩的吸附分離性能,在四塔變壓吸附裝置上進(jìn)行了CH4/N2混合氣濃縮分離試驗(yàn),研究了BM1404碳分子篩對(duì)不同濃度的CH4/N2混合氣的提濃效果,以及不同吸附時(shí)間、成品氣排氣流量對(duì)CH4濃度、回收率和原料氣處理量的影響。結(jié)果表明:吸附時(shí)間為150 s,成品氣排氣流量為4.20 m L/min時(shí),分離效果最佳,可以將煤層氣中的CH4含量從35%提濃到68.10%,回收率達(dá)到67.30%;BM1404碳分子篩是一種適于CH4/N2混合氣變壓吸附分離的吸附劑,可以將體積分?jǐn)?shù)18%甲烷直接提濃到45.25%,將體積分?jǐn)?shù)35%甲烷平均提濃到68.10%,將體積分?jǐn)?shù)71%甲烷平均提濃到86.80%,對(duì)低中高濃度煤層氣均有較佳的濃縮分離效果。 

【文章來(lái)源】：煤炭科學(xué)技術(shù). 2015,43(02)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

變壓吸附試驗(yàn)裝置

擠腫由甘怯τ糜諉翰閆?蠧H4/N2分離的專(zhuān)用功能型吸附劑，其原理是基于分子篩特殊的孔隙結(jié)構(gòu)，CH4、N2兩種氣體在分子篩上擴(kuò)散速率的不同而實(shí)現(xiàn)分離，N2擴(kuò)散速率較慢，大部分被分子篩吸附，CH4擴(kuò)散速率較快，優(yōu)先于N2穿過(guò)吸附床層，到達(dá)吸附塔頂排出，從而實(shí)現(xiàn)CH4濃度的提升。2.2吸附時(shí)間對(duì)分離效果的影響為準(zhǔn)確表征不同吸附時(shí)間對(duì)樣品吸附分離性能的影響，將吸附壓力控制在0.6MPa，塔頂產(chǎn)品氣流量控制在2.50L/min，混合氣體為35%CH4/65%N2，不同吸附時(shí)間下樣品吸附分離性能如圖2所示。圖2不同吸附時(shí)間對(duì)CH4/N2分離性能的影響從圖2可以看出，隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，成品氣濃度呈先增加后減小的趨勢(shì)，廢氣濃度呈現(xiàn)先逐步降低后增加的趨勢(shì)。成品氣濃度和廢氣濃度差值越大，表明樣品的分離效果越好，更易實(shí)現(xiàn)氣體的分離。在吸附時(shí)間為150s時(shí)，吸附分離性能最佳，此時(shí)成品氣體積分?jǐn)?shù)最大達(dá)到68.17%，廢氣體積分?jǐn)?shù)最低達(dá)到14.01%。出現(xiàn)這種趨勢(shì)的原因可能與碳分子篩對(duì)N2的吸附容量有關(guān)，當(dāng)吸附時(shí)間小于150s時(shí)，吸附柱內(nèi)的碳分子篩對(duì)N2的吸附容量未達(dá)到飽和，仍具有較強(qiáng)的吸附能力，因而隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，碳分子篩對(duì)N2的吸附量逐步增加，體現(xiàn)為塔頂成品氣中CH4濃度逐步增加，廢氣中CH4濃度逐步降低，在150s時(shí)，碳分子篩的吸附容量達(dá)到或接近平衡吸附容量，因而成品氣CH4濃度達(dá)到最大，隨后，繼續(xù)延長(zhǎng)吸附時(shí)間，碳分子篩吸附床層被穿透，因而CH4濃度降低。從成品氣濃度和廢氣濃度能夠判斷產(chǎn)品的分離性能，但判斷是否具有經(jīng)濟(jì)性，回收率和處理量是不可忽視的考核指標(biāo)。圖2表明，隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，回收率呈先增加后減小的趨勢(shì)，在150s時(shí)，達(dá)到最大為72.4

2015年第2期煤炭科學(xué)技術(shù)第43卷綜合分析各個(gè)指標(biāo)，可知混合氣體為35%CH4/65%N2時(shí)，吸附壓力控制在0.6MPa，吸附時(shí)間控制在150s，樣品的吸附分離性能最佳，具有較高的吸附分離性能和經(jīng)濟(jì)性。2.3成品氣排氣流量對(duì)分離效果的影響根據(jù)圖2的試驗(yàn)條件，單獨(dú)改變成品氣排氣流量，得到樣品的吸附分離性能指標(biāo)，如圖3所示。圖3不同成品氣排氣流量對(duì)CH4/N2分離性能的影響從圖3可看出，隨成品氣排氣流量的增加，成品氣濃度逐漸降低，廢氣濃度逐漸升高，排氣流量的增加不利于塔頂甲烷濃度的提高，分離效果變差。這可能是由于成品氣排氣流量的增加，導(dǎo)致吸附塔內(nèi)氣體線(xiàn)速度增加，混合氣體中N2來(lái)不及被吸附，就隨混合氣體從塔頂排出，導(dǎo)致塔頂CH4濃度逐漸降低，由于吸附床內(nèi)N2的吸附量降低，導(dǎo)致解吸排出的廢氣中CH4濃度逐步升高。圖3亦表明，回收率和處理量均隨成品氣排氣流量的增加逐步提高，說(shuō)明排氣流量增加，有利于提高變壓吸附工藝的經(jīng)濟(jì)性。但成品氣濃度過(guò)低，將不符合工藝要求，所以應(yīng)在保證成品氣濃度的情況下，適當(dāng)增加成品氣排氣流量。綜上分析，當(dāng)成品氣排氣流量在4.20L/min時(shí)，分離性能指標(biāo)總體最優(yōu)。2.4不同濃度煤層氣濃縮分離效果為了分析分子篩樣品的吸附分離性能，在上述最優(yōu)吸附時(shí)間和成品氣排氣流量下，針對(duì)不同濃度的CH4/N2混合氣進(jìn)行了變壓吸附評(píng)價(jià)試驗(yàn)，以獲得碳分子篩樣品對(duì)不同濃度混合氣的分離提純能力。1)在甲烷體積分?jǐn)?shù)為18%，吸附時(shí)間為150s、成品氣排氣流量為4.20L/min時(shí)，變壓吸附裝置穩(wěn)定運(yùn)行2h，待各個(gè)檢測(cè)口氣體濃度穩(wěn)定后，觀(guān)察成品氣和廢氣濃度的變化情況，如圖4a所示�？梢钥闯觯瑯悠房梢詫Ⅲw積分?jǐn)?shù)18%甲烷直接提濃到平均45.25%，廢氣濃度比較穩(wěn)定，平均在

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3097303