CO2在石油焦基活性炭上的吸附捕集研究

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com第5期王科等：CO在石油焦基活性炭上的吸附捕集研究47CO2在石油焦基活性炭上的吸附捕集研究王科，韓淑怡，閆健美，查慶芳，蒲黎明，冼祥發(fā)(1．中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，四川成都610041；2．中國(guó)石油大學(xué)重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。山東青島266580)摘要：以石油焦為原料經(jīng)微波炭化處理和活化處理后制備了石油焦基活性炭，測(cè)試了樣品的CO吸附性能，并考察了制備條件對(duì)CO2吸附性能的影響。結(jié)果顯示：制備的石油焦基活性炭樣品具有高比表面積和孔容，最大值分別為1391．7m2·g--和727．

2、1L·g-’；糠醛渣摻比對(duì)CO：吸附性能的影響最大；吸附溫度為0cc時(shí)，CO在石油焦基活性炭樣品上的吸附平衡過程符合Freundlich等溫吸附方程，而且樣品的0．5nm～1．0nm的微孑L孔容與CO：最大平衡吸附量呈良好的線性關(guān)系。關(guān)鍵詞：石油焦；活性炭；二氧化碳；吸附；捕集中圖分類號(hào)：TQ424．1；TQ028．15；0647．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—9219(2013)05-47．04大氣中CO含量的不斷增加已成為導(dǎo)致全球加熱爐中，抽真空后，在一定的微波功率下處理一變暖的主要原因，而CO的捕集和儲(chǔ)藏(ccs)技術(shù)段時(shí)

3、間，制備了一系列石油焦基活性炭樣品，制備被認(rèn)為是減少CO排放的最有效的方法之一。目條件如表l所示。前，大規(guī)模應(yīng)用的CO捕集主要基于胺液吸收工表1不同條件下制備的石油焦基活性炭樣品藝，但是該工藝存在胺液的腐蝕性、操作中的胺損樣品m(KOH)／m(石油焦)微波功率／W輛照時(shí)問／rain(糠醛渣)／％失和再生過程能耗高等問題。因此。研究者致力于開發(fā)可替代胺液吸收法的工藝，如低溫技術(shù)、吸附技術(shù)和膜分離技術(shù)[31。由于相對(duì)能耗低的特點(diǎn)，吸附被認(rèn)為是一種很有潛力的CO捕集技術(shù)。各類CO的吸附劑被廣泛研究，其中包括炭材料、分子篩、介孔硅材料以及其他

4、金屬氧化物材料I¨q。在上述研究的吸附劑中?；钚蕴恳蚓哂懈弑缺砻娣e和豐富的孔結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，顯示出良好的CO吸附性能。本研究以石油焦為原料采用微波法制備石油焦基活性炭。并測(cè)試活性炭樣品的CO吸附性能，考察制備條件1．2樣品表征對(duì)CO吸附性能的影響，同時(shí)揭示石油焦基活性炭樣品的比表面積和孑L結(jié)構(gòu)參數(shù)采用N靜態(tài)吸的孔結(jié)構(gòu)與CO吸附量的構(gòu)效關(guān)系。附容量法進(jìn)行測(cè)定．所用儀器為英國(guó)HIDEN公司生產(chǎn)的IGA智能重量分析儀。樣品首先在300~C抽1實(shí)驗(yàn)部分真空處理4h，然后于一196~C下以高純N為介質(zhì)測(cè)1．1石油焦基活性炭的制備定樣品的比表面積和孔

5、結(jié)構(gòu)參數(shù)。石油焦(獨(dú)山子石化公司)經(jīng)球磨機(jī)粉碎、篩取1．3C02吸附測(cè)試100目一200目組分與一定比例的氫氧化鉀、糠醛渣采用英國(guó)HIDEN公司生產(chǎn)的智能重量分析儀(造孔劑)和表面活性劑充分?jǐn)嚢杌旌虾?，放入微波測(cè)試石油焦基活性炭的CO吸附能力。樣品首先在150~C抽真空處理4h。然后于0℃下以高純氮為介質(zhì)收稿日期：2013．03．12：基金項(xiàng)目：中國(guó)石油天然氣股份有限公司科技重大專項(xiàng)(2009E．1805)；作者簡(jiǎn)介：王科(1984．)，測(cè)定樣品的比表面積和孑L結(jié)構(gòu)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)方法是，男，工程師，博士，主要從事天然氣凈化與處理工藝設(shè)計(jì)與

6、開在恒定溫度273．5K下，將一定量的吸附劑置于CO發(fā)，電郵wangkecpu@163．corn；}通訊作者：查慶芳(1944．)，氣氛中，壓力依次改變到設(shè)定值Pn。并在每一設(shè)定男，教授，博士生導(dǎo)師，電話0546．8395117，電郵zhaqing-fang@sina．cno壓力下恒壓一段時(shí)間。達(dá)到吸附平衡后根據(jù)吸附前學(xué)兔兔www.xuetutu.com天然氣化工(C?；瘜W(xué)與化工)2013年第38卷后直接稱量的結(jié)果計(jì)算吸附量，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制出CO：在樣品上的吸附等溫線。齜●2結(jié)果與討論eDE2．1比表面積與孔結(jié)構(gòu)．要j微波法制備的

7、石油焦基活性炭樣品的比表面0U積和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。從表中可以看出。制備的活性炭樣品具有較大的比表面積和孑L容?？捉Y(jié)構(gòu)以0．5nm—1．5rim的微孔為主。在所制備的活性炭P／P,，中，樣品AC2具有最大的比表面積和孔容，分別為圉1糠醛渣摻比對(duì)活性炭的CO2吸附性能的影響1391．7m·和727．1L·。AC2活性炭具有較大的CO平衡吸附量。表2石油焦基活性炭的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)2．3KOH／石油焦質(zhì)量比對(duì)CO2吸附性能的影響樣IACIAC2AC3AC4AC5AC6AC7AC$AC9選取m(Kou)，m(石油焦)分別為4：1、5：l和6：

8、10．0nm21．10．00．00．60．15O．28．55．61．7制備的活性炭樣品AC4、AC2和AC5。測(cè)得其CO20．5nm279．0454．494．8381．8380．4363．7455．5345．6295．7