硫化氢、二氧化碳、甲烷及其混合物在活性炭上的吸附,Chemical Engineering Communications

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硫化氢、二氧化碳、甲烷及其混合物在活性炭上的吸附
Chemical Engineering Communications ( IF 1.9 ) Pub Date : 2019-04-19 , DOI: 10.1080/00986445.2019.1601627
L. H. de Oliveira ₁ , J. G. Meneguin ₁ , M. V. Pereira ₁ , J. F. do Nascimento ₂ , P. A. Arroyo ₁

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摘要 H2S 和 CO2 是天然气和沼气中的酸性污染物，已使用单组分和二元混合物的吸附数据研究了其去除情况。然而，尚未研究 H2S + CO2 + CH4 混合物的平衡吸附数据。在这项工作中，测定了在高压和不同温度下分离 H2S + CO2 + CH4 混合物的 H2S 和 CO2 分配系数 (K) 和活性炭 (AC) 选择性 (S)。为了达到这个目标，巴西巴巴苏椰子树 AC 上 H2S、CO2 和 CH4 的单组分等温线是在不同的温度和压力下通过实验确定的。然后，通过 Langmuir 和 Tóth 模型关联获得的数据，并使用扩展 Langmuir、扩展 Tóth 和理想吸附溶液理论 (IAST) 方法预测多组分吸附。结果表明 AC 捕获了大约 26 wt% 的 H2S 或 CO2。CO2 和 H2S 的 K 值分别达到 3 和 26 以上，这取决于所使用的预测模型，并且稀释混合物（气相中 CH4 含量高）的 K 值更高。对于 Tóth + IAST，CO2 和 H2S 的 S 值可以达到大于 25 的值。此外，对 H2S 的选择性大约是 CO2 的 5.6 倍。温度对多组分结果的影响表明 K 和 S 值随着温度升高而降低。因此，本文获得的结果表明，可以使用这种活性炭作为吸附剂从含有 CH4 的混合物中分离 H2S 和 CO2，并且在较低的 H2S 和 CO2 浓度和较低的温度下观察到更好的分离性能。取决于所使用的预测模型，并且对于稀释的混合物（气相中的 CH4 含量高）更高。对于 Tóth + IAST，CO2 和 H2S 的 S 值可以达到大于 25 的值。此外，对 H2S 的选择性大约是 CO2 的 5.6 倍。温度对多组分结果的影响表明 K 和 S 值随着温度升高而降低。因此，本文获得的结果表明，可以使用这种活性炭作为吸附剂从含有 CH4 的混合物中分离 H2S 和 CO2，并且在较低的 H2S 和 CO2 浓度和较低的温度下观察到更好的分离性能。取决于所使用的预测模型，并且对于稀释混合物（气相中的 CH4 含量高）更高。对于 Tóth + IAST，CO2 和 H2S 的 S 值可以达到大于 25 的值。此外，对 H2S 的选择性大约是 CO2 的 5.6 倍。温度对多组分结果的影响表明 K 和 S 值随着温度升高而降低。因此，本文获得的结果表明，可以使用这种活性炭作为吸附剂从含有 CH4 的混合物中分离 H2S 和 CO2，并且在较低的 H2S 和 CO2 浓度和较低的温度下观察到更好的分离性能。比 CO2 大 6 倍。温度对多组分结果的影响表明 K 和 S 值随着温度升高而降低。因此，本文获得的结果表明，可以使用这种活性炭作为吸附剂从含有 CH4 的混合物中分离 H2S 和 CO2，并且在较低的 H2S 和 CO2 浓度和较低的温度下观察到更好的分离性能。比 CO2 大 6 倍。温度对多组分结果的影响表明 K 和 S 值随着温度升高而降低。因此，本文获得的结果表明，可以使用这种活性炭作为吸附剂从含有 CH4 的混合物中分离 H2S 和 CO2，并且在较低的 H2S 和 CO2 浓度和较低的温度下观察到更好的分离性能。

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Adsorption of hydrogen sulfide, carbon dioxide, methane, and their mixtures on activated carbon

Abstract H2S and CO2 are acid contaminants of natural gas and biogas, which removal have been studied using adsorption data for monocomponent and binary mixtures. However, equilibrium adsorption data for H2S + CO2 + CH4 mixture has not been investigated yet. In this work, H2S and CO2 partition coefficients (K) and activated carbon (AC) selectivity (S) for H2S + CO2 + CH4 mixture separation at high-pressure and different temperatures were determined. To reach this goal, monocomponent isotherms for H2S, CO2 and CH4 on Brazilian babassu coconut hush AC were experimentally determined at different temperatures and pressures. Then, obtained data were correlated by Langmuir and Tóth models, and multicomponent adsorption was predicted using Extended Langmuir, Extended Tóth and Ideal Adsorption Solution Theory (IAST) methods. Results indicate AC captures approximately 26 wt% of H2S or CO2. K values for CO2 and H2S reached more than 3 and 26, respectively, depending on the predictive model utilized and were higher for diluted mixtures (high CH4 content in gas phase). S values for CO2 and H2S can reach values greater than 25 for Tóth + IAST. Furthermore, selectivity toward H2S is approximately 5.6 times greater than CO2. The effect of temperature on multicomponent results indicate K and S values decrease as temperature increases. Therefore, results obtained herein show that is possible to separate H2S and CO2 from mixture containing CH4 using this AC as adsorbent and better separation performance was observed for low H2S and CO2 concentrations and lower temperatures.

更新日期：2019-04-19

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