混合气体的吸附特征

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1、第21卷第a期天然气工业浪吕气恤晌吸咐特征‘辜敏’‘陈昌国鲜学福(汕头大学)〔重庆大学)辛敏等混合气体的吸附特征天然气工业，2001;21(4):91-94摘要我国煤层气资源十分丰富，但其利用率极低，这主要是因为抽放煤层气中的有效成分甲烷浓度低。因此对煤层气中甲烷的分离提纯极为重要。混合气中各组分在共同吸附时具有竞争性，这在变压吸附过程中直接影响到混合气中各组分的吸附和解吸。文章通过模拟煤层气(CH,N12)的吸附过程，从理论上分析了混合气体吸附过租中各组分在游离相和吸附相的浓度变化特征及其对变压吸附分离的影响。最后讨论了抽放炸层气中其他组分对所要提纯组分C

2、H,的影响。令.ig裸奋气位性成气成分气休吸附吸附分离性弱于组分1;吸附性与组分1接近。两组分混合气体的吸附与(1)组分在游离相中的浓度(Y)与其在吸附相中组分性质和浓度的关系浓度(x)的关系单组分气体在吸附剂上的吸附取决于吸附气体对于符合Langmuir方程的混合气体系，设目标本身的物理化学性质，混合气体的吸附不仅与各组组分1在游离相中的浓度为Y1，吸附相浓度为r1,分的性质有关，而且还与各组分在混合气中的组成那么在同一压力下，对于两组分混合体系下述方程有关，其中的某一组分的吸附除其本身的物理化学成立U1性质(单独吸附行为)是非常重要的因素之外，还直1k1

3、2—=—十11一R12)(1)接受其它组分的性质及组成的影响，这是因为各组}1Y1分在共同吸附时相互竞争和相互干扰。本文从理论式中上及文献实验结果分析这一影响。b2gm2(2)k,2blgm1固定两组分混合气中的某一组分(设为组分1,(3)本文固定组分1为C比(目标组分))，另一组分的吸Y1+Y2=1s1+r2=1附性只可能出现三种情况:吸咐性强于组分1;吸附式(1)表明，组分在游离相中的浓度与在吸附相中的闷卜‘.卜.阅卜，卜.卜.月卜.叫卜.阅卜，..曰..闷.阅卜.碑月卜中心心州卜.，劝曰.闷卜.卜.州卜，心，心中巾由叫卜.，，今.司卜，回.网.曰卜，.

4、中‘.月卜.阅卜1999定。王大纯等.水文地质学基础.北京:地质出版社，19864)利用三维气气混合模型来模拟并控制垫层3Nsgaort1(荷兰).气截工程原理.北京:石油工业出版杜，气(指用惰性气体做垫层气)与资用天然气的混合。41992.考文麟罗富绪.国外地下储气库建设工艺.油气储运,1999;18(7)1苏振东等.喇嘛甸油田储气库注采系统的工艺改造.油气谭羽飞等国外天然气地下储气库的数值模拟研究.天然田地面工程,1999;18(5)气S业，1998;18(6):93-942华爱刚等.天然气地下储气库.北京:石油工业出版社，(的箱日期2000一12一26

5、编辑申红劝)，本文系春晖计划和专项基金一12项目资助。资斧辜敏，女，工学博士，1969年生;主要从事分析化学和电化学工作。地址:(361005)福建省厦门大学化学系。电话:(0592)21814360万方数据天然气工业2001年7月浓度存在定量关系.其关系取决于常数k12(参见图(Y】相同，而二12

6、相当于单纯气体的吸附量受气相和吸附相中的N2的影响，如图2所示。k,x司.1找Y,--0.6l0召卜为卜一—︹-印宙k,x-o.5·曰息叨is,0.6bY,上。x,庄-1-k,x=IIkrs0k5,x}10匀.-似2一一23456尸《M内)Y}H,的气相浓度，x-CH,的吸附相浓度圈2C场吸附.与其在气相和在吸附相中浓度的关系圈1姐分在游离相中的浓度与X在吸咐相中的浓度关系圈吸附/解吸过程组分浓度的变化特征附;k12>1，表明目标组分在混合气体中为弱吸附组分，r-y曲线位于对角线下方。反之，目标组分为混合气体在吸附过程中，某一组分在游离相和强吸附组分，X-Y

7、曲线位于对角线上方。k12值偏吸附相中浓度(y和x)不仅是压力、温度的函数，而离1越大，X-Y曲线偏离对角线越远，两组分的吸且还是吸附量的函数。组分受其它组分性质的影附性相差越远，吸附分离就越容易，对于k12=1的响，其变化特征存在明显差异，这是由组分在共同吸两组分混合体系是不可分的。文献〔2〕首次以实验附竞争性所决定的。等温条件下，混合气中的强吸得到了煤上各种混合气体中CH,的y与x的关系附组分，随着压力的增大，因其吸附性强(k,2<1),图，图1与文献(2)的实验结果非常一致。它在游离相中的浓度y不断减小，直到达到稳定(平图1类似于蒸馏中的X-Y相图。X

8、-Y图在台区)，见图3a.混合气中的弱组分的变化情况