[发明专利]一种煤层气甲烷分离富集用吸附剂

说明书

本发明公开了一种煤层气甲烷分离富集用吸附剂，通过如下方法制备：（1）以聚偏二氯乙烯作为碳前驱体，将其置于管式炉中，在N₂保护下升温至750‑850℃，保温1‑2h，得微孔炭PC；（2）将微孔炭PC与KOH混合研磨得微粉，在N₂保护下，再把微粉置于管式炉内，升温至750‑850℃，保温0.5‑1.5h，冷却得微孔炭PC_K；（3）称取硝酸镍，配置硝酸镍溶液，加入微孔炭PC_K，充分搅拌后于75‑85℃下浸渍10‑15h，并干燥，得到Ni²⁺改性浸渍料；（4）将Ni²⁺离子改性浸渍料放入管式炉中，在N₂保护下，升温至700‑800℃活化50‑70 min，降至室温，再用HCl溶液和NaOH溶液洗涤，最终水洗到中性，干燥，得到Ni²⁺改性微孔炭吸附剂。本发明的吸附剂具有孔径分布均匀，甲烷吸附量大的特点。

技术领域

本发明涉及一种吸附剂，特别是一种煤层气甲烷分离富集用吸附剂。

背景技术

对于煤层气甲烷的分离富集目前主要有深冷分离法、膜分离法、水合物分离法、吸附分离法等，对比这几种方法，吸附分离法由于其工艺简单、操作方便、能耗低和投资少等优势而受到较多关注，但吸附分离法对于吸附剂的分离吸附性能有着较高的要求。目前常见的吸附剂包括沸石分子筛、金属有机框架、活性碳材料等，这几种材料在煤层气甲烷分离富集方面各有优势，相较之下，活性炭由于其原料来源广、价格经济、稳定性好、吸附容量大、吸脱附等特点成为低浓度煤层气甲烷分离富集的首选吸附剂。但传统活性炭吸附剂存在孔径分布大导致分离效果较差的不足，因此制备孔径高度均一的活性炭吸附剂十分必要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种煤层气甲烷分离富集用吸附剂。本发明的吸附剂具有孔径分布均匀，甲烷吸附量大的特点。

本发明的技术方案：一种煤层气甲烷分离富集用吸附剂，通过如下方法制备：

（1）以聚偏二氯乙烯作为碳前驱体，将其置于管式炉中，在N₂保护下升温至750-850℃，保温1-2h，得微孔炭PC；

（2）将微孔炭PC与 KOH混合研磨得微粉，在N₂保护下，再把微粉置于管式炉内，升温至750-850℃，保温0.5-1.5h，冷却得微孔炭PC_K；

（3）称取硝酸镍，配置硝酸镍溶液，加入微孔炭PC_K，充分搅拌后于75-85℃下浸渍10-15h，并干燥，得到Ni²⁺改性浸渍料；

（4）将Ni²⁺离子改性浸渍料放入管式炉中，在N₂保护下，升温至700-800℃活化50-70min，降至室温，再用HCl溶液和NaOH溶液洗涤，最终水洗到中性，干燥，得到Ni²⁺改性微孔炭吸附剂。

前述的煤层气甲烷分离富集用吸附剂，所述步骤（1）中，管式炉中充入N₂的速度为280-320 m L/min；升温速率为8-12℃/min。

前述的煤层气甲烷分离富集用吸附剂，所述步骤（2）中，PC与 KOH的质量比为0.5-1.5：3。

前述的煤层气甲烷分离富集用吸附剂，所述步骤（2）中，微粉过80目筛。

前述的煤层气甲烷分离富集用吸附剂，所述步骤（2）中，管式炉中充入N₂的速度为280-320 mL/min；升温速率为4-6℃/min。

前述的煤层气甲烷分离富集用吸附剂，所述步骤（3）中，硝酸镍溶液中Ni²⁺的质量浓度为5-7%；硝酸镍溶液与微孔炭PC_K的体积质量比为5ml：1g。