CH4-N2在自支撑颗粒型Silicalite-1上的吸附分离及PSA模拟

作     者：尚华 白洪灏 刘佳奇 杨江峰 李晋平 SHANG Hua;BAI Honghao;LIU Jiaqi;YANG Jiangfeng;LI Jinping

作者机构：太原理工大学化学化工学院精细化工研究所山西太原030024 气体能源高效清洁利用山西省重点实验室山西太原030024 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2020年第71卷第5期

页      面：2088-2098页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(21676175, 51672186) 山西省煤层气联合基金项目(2016012005) 

主　　题：甲烷 氮气 变压吸附 纯硅分子筛 

摘      要：纯硅分子筛Silicalite-1原粉(Si/Al470)在6 MPa压力下制成自支撑颗粒状吸附剂,经XRD和77 K氮气吸脱附表征表明自支撑颗粒型的Silicalite-1保留了原粉的晶体结构和比表面。静态重量法测试了273/298/313 K下CH4和N2在其上的吸附等温线,利用理想吸附溶液理论(IAST)法计算了吸附剂对CH4/N2的选择性。动态气体穿透实验测试了颗粒型Silicalite-1吸附剂对不同浓度CH4/N2混合气的分离效果,结果表明该吸附剂更适合于低浓度甲烷(20%/80%CH4/N2)的富集脱氮。通过总传质模型利用数值模拟预测了颗粒型Silicalite-1吸附剂的变压吸附分离(PSA)富集低浓度煤层气中甲烷的效果。模拟结果显示20%/80%的CH4/N2混合气经一次提浓,CH4浓度可以提升至37%~41%,回收率达到60%~92%;30%/70%的CH4/N2混合气经一次提浓,CH4浓度可以提升至50%~53%,回收率达到58%~92%。