富纳米孔炭质吸附剂的制备及其吸附天然气的性能研究.pdf

维普资讯 第19卷第8期 精 细 化 工 Vo1．19，No．8 2002年8月 FINE CHEM ICALS Aug．200 2 功能材料 富纳米孔炭质吸附剂的制备及其吸附天然气的性能研究 李兴存 ，陈进富，褚衍秋 ，李术元 ，张忠智 (石油大学 化工学院，北京 102249) 摘要：以石油焦为原料，在 m(KOH)：m(C)=2：1的条件下，以KOH为主活化剂 ，以H0作为活 化助剂，制备出富含纳米孔的天然气吸附剂。实验得到的预活化条件是 ：m(KOH)：m(C)=2：1； m(H，0)：m(C)=1：1，320℃保持40min，然后升温至350℃保持 10min。活化条件是 ：8℃／min 的升温速度 ，升温至820℃保持90min后 ，降温至300℃后取料 。结果表明，按此条件得到的产 品微孔 (1～2nm)率可达 90％以上，产品的质量吸附量在 20℃、3．5MPa下达到 13．8％。 关键词 ：吸附；活化；纳米孔 ；天然气 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1003—5214(2002)08—0459—40 汽车数量的不断增加，导致空气污染 日益严重 ， 实验工艺流程见图 1。以石油焦为原料，经破 从根本上解决的办法是使用清洁燃料。天然气与汽 碎、筛分成不同粒度的颗粒，准确称取质量后 ，按一 油相比是相对清洁、廉价的燃料，但天然气的缺点是 定质量比在预活化炉中加入活化剂 、助剂，在电动搅 能量密度低。如何提高天然气的储存密度是制约天 拌下进行反应，完毕后将物料转入活化炉中，在氮气 然气汽车发展的瓶颈问题。现有的天然气汽车常采 保护下，以8oC／min的速度升温至 800—1000oC， 用高压压缩的办法 (compressednaturalgas)，即CNG 活化 1—2h，冷却，用水洗涤至中性 ，干燥后即得到 技术，缺点是压力高(20MPa以上)，成本高，危险系 粉状样 品。 数大。因此，人们开始开发低压吸附储存天然气技 原料— 匾 一圃 术 (adsorbednaturalgas)，即ANG技术，在低压 (小 于5MPa)下，储存量仍达到或接近 CNG的储存量。 产品—母 —母 —瘟 而ANG技术的关键是制得性能优异的吸附剂 。 图1 制备吸附剂的实验工艺流程 国内外进行的吸附剂的开发多应用KOH作为主 活化剂，KOH与炭料的质量 比一般在m(KOH)：m(C) 1．2 吸附剂性能评价 = (3-6)：1)¨ ，KOH用量大，成本高，对反应炉管的 由于天然气主要成分为甲烷 ，因此本实验采用 腐蚀严重，并且在活化后的产品洗涤到中性时用酸或 纯 甲烷气体作为评定其吸附量的吸附质进行质量吸 水量大。作者采用添加活化助剂HO和两步活化的新 附量的评价。 工艺，在m(KOH)：m(C)=2：1条件下，制得的吸附剂 质量吸附量 ：吸附剂在一定温度和压力下吸附 孔径分布主要集中在 1—2nin之间，天然气质量吸附 的甲烷质量 占吸附剂质量的百分数 (本实验的质量 量在2o℃，3．5MPa下达 13％以上。 吸附量数据都是在 2O℃，3．5MPa下测定的)。分 1 实验 析仪器为美 国CAHN公司生产 的CAHN一1000型 高压热重分析天平 (精度