CO2在石油焦基活性炭上的吸附捕集研究

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1、学兔兔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，韩淑怡，闫健美，查庆芳，蒲黎明，冼祥发(1．中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都610041；2．中国石油大学重质油国家重点实验室。山东青岛266580)摘要：以石油焦为原料经微波炭化处理和活化处理后制备了石油焦基活性炭，测试了样品的CO吸附性能，并考察了制备条件对CO2吸附性能的影响。结果显示：制备的石油焦基活性炭样品具有高比表面积和孔容，最大值分别为1391．7m2·g--和727．

2、1L·g-’；糠醛渣掺比对CO：吸附性能的影响最大；吸附温度为0cc时，CO在石油焦基活性炭样品上的吸附平衡过程符合Freundlich等温吸附方程，而且样品的0．5nm～1．0nm的微孑L孔容与CO：最大平衡吸附量呈良好的线性关系。关键词：石油焦；活性炭；二氧化碳；吸附；捕集中图分类号：TQ424．1；TQ028．15；0647．3文献标识码：A文章编号：1001—9219(2013)05-47．04大气中CO含量的不断增加已成为导致全球加热炉中，抽真空后，在一定的微波功率下处理一变暖的主要原因，而CO的捕集和储藏(ccs)技术段时

3、间，制备了一系列石油焦基活性炭样品，制备被认为是减少CO排放的最有效的方法之一。目条件如表l所示。前，大规模应用的CO捕集主要基于胺液吸收工表1不同条件下制备的石油焦基活性炭样品艺，但是该工艺存在胺液的腐蚀性、操作中的胺损样品m(KOH)／m(石油焦)微波功率／W辆照时问／rain(糠醛渣)／％失和再生过程能耗高等问题。因此。研究者致力于开发可替代胺液吸收法的工艺，如低温技术、吸附技术和膜分离技术[31。由于相对能耗低的特点，吸附被认为是一种很有潜力的CO捕集技术。各类CO的吸附剂被广泛研究，其中包括炭材料、分子筛、介孔硅材料以及其他

4、金属氧化物材料I¨q。在上述研究的吸附剂中。活性炭因具有高比表面积和丰富的孔结构等特点，显示出良好的CO吸附性能。本研究以石油焦为原料采用微波法制备石油焦基活性炭。并测试活性炭样品的CO吸附性能，考察制备条件1．2样品表征对CO吸附性能的影响，同时揭示石油焦基活性炭样品的比表面积和孑L结构参数采用N静态吸的孔结构与CO吸附量的构效关系。附容量法进行测定．所用仪器为英国HIDEN公司生产的IGA智能重量分析仪。样品首先在300~C抽1实验部分真空处理4h，然后于一196~C下以高纯N为介质测1．1石油焦基活性炭的制备定样品的比表面积和孔

5、结构参数。石油焦(独山子石化公司)经球磨机粉碎、筛取1．3C02吸附测试100目一200目组分与一定比例的氢氧化钾、糠醛渣采用英国HIDEN公司生产的智能重量分析仪(造孔剂)和表面活性剂充分搅拌混合后，放入微波测试石油焦基活性炭的CO吸附能力。样品首先在150~C抽真空处理4h。然后于0℃下以高纯氮为介质收稿日期：2013．03．12：基金项目：中国石油天然气股份有限公司科技重大专项(2009E．1805)；作者简介：王科(1984．)，测定样品的比表面积和孑L结构参数。实验方法是，男，工程师，博士，主要从事天然气净化与处理工艺设计与

6、开在恒定温度273．5K下，将一定量的吸附剂置于CO发，电邮wangkecpu@163．corn；}通讯作者：查庆芳(1944．)，气氛中，压力依次改变到设定值Pn。并在每一设定男，教授，博士生导师，电话0546．8395117，电邮zhaqing-fang@sina．cno压力下恒压一段时间。达到吸附平衡后根据吸附前学兔兔www.xuetutu.com天然气化工(C。化学与化工)2013年第38卷后直接称量的结果计算吸附量，同时根据数据点绘制出CO：在样品上的吸附等温线。龇●2结果与讨论eDE2．1比表面积与孔结构．要j微波法制备的

7、石油焦基活性炭样品的比表面0U积和孔结构参数如表2所示。从表中可以看出。制备的活性炭样品具有较大的比表面积和孑L容。孔结构以0．5nm—1．5rim的微孔为主。在所制备的活性炭P／P,，中，样品AC2具有最大的比表面积和孔容，分别为圉1糠醛渣掺比对活性炭的CO2吸附性能的影响1391．7m·和727．1L·。AC2活性炭具有较大的CO平衡吸附量。表2石油焦基活性炭的孔结构参数2．3KOH／石油焦质量比对CO2吸附性能的影响样IACIAC2AC3AC4AC5AC6AC7AC$AC9选取m(Kou)，m(石油焦)分别为4：1、5：l和6：

8、10．0nm21．10．00．00．60．15O．28．55．61．7制备的活性炭样品AC4、AC2和AC5。测得其CO20．5nm279．0454．494．8381．8380．4363．7455．5345．6295．7