炭分子篩的制備及其應用.pdf

1、本文的工作包括三部分：新型炭分子篩(Carbon Molecular Sieve，CMS)粘結(jié)劑的開發(fā)、氣相炭沉積調(diào)節(jié)CMS孔徑和CMS分離CH4/N2的研究。 為了減小CMS制備過程帶來的環(huán)境污染，本論文采用丙烯酰胺為粘結(jié)劑制備CMS。丙烯酰胺熱解在220-400℃之間熱解，最終殘?zhí)苛考s為26％，主要生成氣體產(chǎn)物為NH3、CO、H2，與酚醛樹脂、煤焦油相比環(huán)境污染小、熱解產(chǎn)物易處理，可以作為CMS成型粘結(jié)劑。實驗主要考察了丙烯

2、酰胺和助劑的配料對CMS顆粒強度的影響，以及丙烯酰胺為粘結(jié)劑、椰子殼為原料制備CMS的空分性能。最終制得了強度較高、PSA空分產(chǎn)品氣N2>96％的CMS。 氣相炭沉積是調(diào)節(jié)CMS孔徑最常用的手段。本文關于氣相炭沉積調(diào)節(jié)CMS孔徑的研究主要分為三部分：通過一次炭沉積制得了一定空分性能的CMS，提出了二次炭沉積工藝提高CMS空分性能，研究了沉積-活化再開孔工藝制備CMS。詳細考察了一次沉積濃度和沉積時間對制備CMS的效果的影響，通過

3、一次炭沉積制備得到空分產(chǎn)品氣N2約99％的CMS樣品。提出了二次炭沉積工藝制備CMS，并考察了二次炭沉積濃度、時間、溫度對制備CMS性能的影響，制備得到氮氣回收率更高的CMS。利用沉積.活化再開孔工藝制備CMS，得到了空分產(chǎn)品氣N2>99％、尾氣含氧量>32％的性能優(yōu)良的CMS。通過對不同CMS樣品的O2、N2擴散系數(shù)測定及SEM、孔徑分布表征，證明了通過二次炭沉積及沉積.活化再開孔工藝，減小了CMS孔徑的尺寸、提高了CMS對O2的選擇

4、性吸附，改善了CMS變壓吸附空氣分離的性能。 CMS變壓吸附制氮對中小型工廠經(jīng)濟效益明顯，如能利用CMS擴散動力學提純煤層氣，將帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。為此，本論文以CMS為吸附劑，通過分析CH4和N2及其混合物在CMS上的穿透曲線，初步判斷CMS提純煤層氣的可行性及需要改進的方向。實驗設計安裝了單柱穿透曲線裝置，考察了吸附溫度、吸附壓力、吸附柱出口氣流速等操作參數(shù)對CMS分離氮氣和甲烷的影響。對比了CMS和活性炭分離CH