活性炭204-Ⅱ吸附分离煤层气中甲烷的研究

"基于活性炭从煤层气中分离甲烷" 本文详细探讨了使用活性炭204-Ⅱ作为吸附剂，从煤层气中高效分离甲烷（CH4）的技术研究。实验在温度253.2~313.2 K、压力0~0.8 MPa的范围内，通过容积法研究了CH4和氮气（N2）纯组分在活性炭上的吸附平衡。实验结果显示，降低压力和升高温度能够显著提高CH4相对于N2的吸附选择性，这是因为这两种条件能够增大两者在活性炭表面的吸附差异。 在293.2 K、0.1~0.5 MPa下，对CH4和N2纯组分及其混合物进行了动态穿透曲线试验，利用活性炭204-Ⅱ的固定床进行两塔变压吸附分离。通过Langmuir-Freundlich模型分析吸附等温线，进一步确认了温度和压力对CH4吸附优势的影响。同时，通过动态微分模型模拟CH4和N2纯组分的穿透曲线，并计算得出它们在固定床中的传质系数，发现两者系数相近，表明分离过程主要依赖于吸附平衡的差异。 实验发现，对于低浓度的煤层气，单步变压吸附分离的效果有限。例如，初始CH4含量分别为20.13%和47.46%的煤层气，经过该过程后，纯度分别提升至39.83%和71.38%。尽管提纯效果在0.1~0.5 MPa的不同操作压力下相近，但仍然显示了活性炭204-Ⅱ在煤层气分离中的潜力。 这项工作强调了活性炭在煤层气净化中的应用，尤其是活性炭204-Ⅱ作为吸附剂的高效性和选择性。对于实际的煤层气处理，这种技术可能需要与其他方法结合以实现更高的CH4回收率和更有效的气体分离。未来的研究可能涉及优化吸附剂性能、改进工艺条件以及探索多步分离策略，以提升整个系统的效率和经济性。此外，这项研究也对理解吸附分离机制提供了有价值的数据和理论支持，有助于推动相关领域的科技进步。