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1、第15卷第4期高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)No.4Vol.152001年8月JournalofChemicalEngineeringofChineseUniversitiesAug.2001文章編號(hào)1003-9015(2001)04-0323-05稀土復(fù)合吸附劑的制備及變壓吸附CO特性的研究劉曉勤,馬正飛,梅華,姚虎卿(南京化工大學(xué)化工學(xué)院江蘇南京210009)摘要:以活性炭負(fù)載Cu(I)為原料添加適量稀土化合物制備成稀土復(fù)合吸附劑實(shí)驗(yàn)測(cè)定了COCO2CH4N2在稀土復(fù)合吸附劑和5A分子篩上的吸附平衡考察了CON2混合體系在稀土復(fù)合吸附劑和5A分子篩上的變壓吸附性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表
2、明該吸附劑對(duì)CO有很高的選擇性能滿足變壓吸附的要求具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值關(guān)鍵詞:稀土吸附劑變壓吸附一氧化碳氮?dú)庵袌D分類號(hào):TQ028.1+5;O647.33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A1引言在含有N2的體系中需要凈化或富集提純CO的場(chǎng)合較多如羰基合成原料CO的制備合成氨原料氣的凈化工業(yè)廢氣中CO的回收利用等等變壓吸附技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單不需外供熱量能量消耗低等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于各種氣體的分離過(guò)程但對(duì)于N2的體系中分離CO現(xiàn)有的吸附劑受分離系數(shù)的限制使分離過(guò)程變得復(fù)雜而不經(jīng)濟(jì)因此選擇性高的吸附劑是實(shí)現(xiàn)用變壓吸附過(guò)程凈化或富集提純含N2體系中的CO的關(guān)鍵到目前為止CO吸附劑的開(kāi)發(fā)大多數(shù)是以銅為活
3、性組分負(fù)[1~3]載在載體上;其吸附CO的機(jī)理是一價(jià)銅與CO形成絡(luò)合物這樣的吸附劑主要有Cu(I)-分子篩[4~6][7]活性炭負(fù)載Cu(I)以及含銅活性氧化鋁氧化硅等本文以用Cu(I)-活性炭-稀土化合物制成復(fù)合吸附劑來(lái)與5A分子篩相比前者明顯提高了CO的吸附選擇性并通過(guò)變壓過(guò)程可實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生故有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值本文將著重討論稀土復(fù)合吸附劑的制備并比較CO在稀土復(fù)合吸附劑和5A分子篩上的吸附特性2實(shí)驗(yàn)2.1吸附劑平衡數(shù)據(jù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中CO在不同溫度下的吸附平衡曲線各種氣體在稀土復(fù)合吸附劑和5A分子篩上吸附平衡曲線以及活性炭的比表面均由OMNISORP100CX比表
4、面和孔容吸附測(cè)定儀(美國(guó)Coulter公司產(chǎn)品)測(cè)定2.2有效吸附量及穿透曲線的測(cè)定有效吸附量及動(dòng)態(tài)穿透曲線均在吸附柱動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置上完成有效吸附量測(cè)定的方法是吸附柱經(jīng)變壓再生后將由一種不被吸附的惰性氣與所測(cè)組分構(gòu)成的混合氣通過(guò)吸附柱測(cè)定吸附后流出氣體的組成與流量當(dāng)出口組成穩(wěn)定不變時(shí)即認(rèn)為在此壓力和溫度下吸附柱內(nèi)已達(dá)到吸附平衡通過(guò)對(duì)流出各組分的積分等計(jì)算可求出被測(cè)體系中各組分的有效吸附量實(shí)驗(yàn)中選擇Ar為惰性組分吸附柱的尺寸為f38mm720mm稀土復(fù)合吸附劑裝量為330g5A分子篩裝量為450g;含CO的混合氣由鋼瓶氣體配制吸附前后的氣體組成由SPN-501氣相色譜
5、儀熱導(dǎo)池檢測(cè)H2作載氣色譜固收稿日期2000-09-11;修訂日期2001-03-23基金項(xiàng)目國(guó)家科技部九五攻關(guān)項(xiàng)目(編號(hào):96-A12-0305)江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(編號(hào)BK2000018)作者簡(jiǎn)介劉曉勤(1958-)女江蘇如皋人南京化工大學(xué)教授博士324高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)2001年8月-3定相為60~80目的5A分子篩測(cè)定動(dòng)態(tài)穿透曲線時(shí)用GXH型紅外線分析儀器(0~50mL·m)分析檢測(cè)CO的穿透點(diǎn)3結(jié)果與討論3.1稀土復(fù)合吸附劑的制備與文獻(xiàn)[7]制備Cu(I)吸附劑的方法不同稀土復(fù)合吸附劑直接由粉狀活性炭負(fù)載Cu(I)適量稀土化合物及無(wú)機(jī)粘結(jié)劑按一定的
6、比例加水?dāng)D條成f1.6mm的條狀經(jīng)焙燒而制成3.1.1活性炭的篩選活性炭由于原料及加工工藝的不同性能差別較大實(shí)驗(yàn)中選擇了數(shù)種粉狀活性炭分別測(cè)定了比表面積及孔徑分布其中部分結(jié)果列于表1由表1可見(jiàn)AC-W活性炭的比表面積最大AC-W和AC-F兩種活性炭的孔徑較大因此選用AC-W活性炭作載體;幾種活性炭在同樣條件下負(fù)載Cu(I)后測(cè)得的對(duì)CO的吸附量也證明AC-W為最好表13種活性炭的比表面積和孔徑Table1SurfaceareaandmicroporediameterofactivatedcarbonSampleAC-WAC-JAC-FBETspeeificsurf
7、acearea,m2g-111507281094Majoritymicroporediameter,mm1.561.201.583.1.2稀土化合物的添加實(shí)驗(yàn)中分別比較了添加稀土化合物的復(fù)合吸附劑(稀土化合物與活性炭的質(zhì)量比為1:30)與未加稀土化合物的吸附劑的動(dòng)態(tài)吸附容量當(dāng)CO分壓為0.02MPa溫度為289K時(shí)未加稀土的吸附劑的-1-1-1動(dòng)態(tài)吸附容量為18mLg而復(fù)合吸附劑則為23mLg~25mLg吸附容量有明顯提高表明加入稀土化合物促進(jìn)了絡(luò)合吸附其機(jī)理有待進(jìn)一步探討3.1.3焙燒氣氛的選擇為了不使分布在活性炭上的一價(jià)銅離子還原成零價(jià)銅或氧化成二價(jià)銅焙燒氣氛
8、的選擇很重
