CH 4/N2分离最佳吸附剂选择的综合指标评价

苏学友，袁勇猛，马金魁，赵亮宏，杨 兴

（1.甘肃靖远煤电股份有限公司 大水头煤矿，甘肃 白银 730913；2.平顶山天安煤业股份有限公司 六矿，河南 平顶山 467000；3.中煤科工集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122；4.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122；5.阜新矿业集团有限责任公司 恒大煤矿，辽宁 阜新 123000）

煤层气是1种非常规天然气，主要成分有CH4、N2、CO2、O2等。其中CH4不仅是高能燃料，还是重要的化工原料[1]。高纯度煤层气可直接作为燃料，低浓度煤层气的有效利用将有助于减少释放到大气中的CH4量。要充分利用煤层气中的CH4，煤层气的CH4提纯是必不可少的环节，尤其是占主要成分的CH4和N2的有效分离是开发煤层气的关键所在。但是由于CH4和N2物理性质相似，是煤层气提纯分离的难点[2-3]。目前，CH4/N2的分离主要有变压吸附法、溶液吸收法、深冷脱氮和膜分离法等，其中变压吸附法所需要的温度和压力条件容易实现，且设备操作简单、自动化程度高等优点日益广泛应用[4-10]。但是，变压吸附技术的关键是高性能吸附剂的制备和选择。采用微孔材料的吸附工艺是常用的降本增效重要途径，其中活性炭（AC）、沸石和金属-有机骨架（MOFs）等是常用的微孔材料[11]。其中，活性炭以比表面积大、微孔体积高、孔径分布合适等优点得到广泛的研究[12-13]。商用活性炭不仅要价格低、易于获得，而且还要原材料丰富。虽然以煤炭和木材为原料的活性炭已广泛应用，但以废弃物质，如生物秸秆、玉米芯、稻壳、废旧竹子等为原料生产活性炭已成为当前研究热点[14-15]。……