Dobór węglowych sit molekularnych do rozdziału wybranych mieszanin gazowych

• Autorzy: Bałys M. , Buczek B. , Ziętkiewicz J.

Warianty tytułu

EN

Selection of carbon molecular sieves for separation of gas mixtures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Porównano produkowane przemysłowo i wytwarzane laboratoryjnie węglowe sita molekularne pod kątem możliwości ich zastosowania do wydzielania metanu z mieszanin CH4/N2 w procesach kontrolowanych przez równowagę adsorpcyjną oraz sita molekularne do wydzielania metanu z mieszanin CH4/CO2 oraz azotu z powietrza w procesach kontrolowanych przez kinetykę adsorpcji. Badania obejmowały charakterystyki adsorpcyjne, badania izoterm adsorpcji metanu i azotu przy podwyższonych ciśnieniach, badania izoterm i kinetyk adsorpcji CO2 i metanu. Przeprowadzono także testy dynamiczne w laboratoryjnej aparaturze przepływowej. Na ich podstawie wytypowano adsorbenty o największej przydatności dla otrzymywania metanu w procesach adsorpcji zmiennociśnieniowej.

EN

Selection of Carbon Molecular Sieves for Separation of Gas Mixtures Methane recovery from gaseous mixtures has both economical and ecological aspect. Methane from different waste gases like mine gases, nitrogenated natural gases and biogases can be treated as the local source for production electric and heat energy. And also occurs the problem of atmosphere pollution with CH4 that shows over 20 times more harmful environmental effect in comparison with CO2. One of the ways of utilisation such gases is enrichment in methane in the PSA process, which requires appropriate adsorbents. Carbon molecular sieves (CMSs) produced in industrial and laboratory scale were selected in terms of their application to the process of methane recovery: i) from mixtures CH4/N2 - in the process controlled by adsorption equilibrium; ii) from CH4/CO2 in the process controlled by kinetic of sorption. Additionally CMSs were used for separation N2 and O2 in the air mixure. For the first group of CMSs porous structures from isotherms of sorption of N2 at 77 K were calculated. Also isotherms of sorption of methane and nitrogen at elevated pressure and ambient temperature were measured. In the result the separation coefficient was calculated. Dependence of that coefficient on the microporous structure of adsorbents was discussed. For the second CMSs group investigation of isotherms and kinetics of CH4 and CO2 sorption were carried out. In the case of carbon molecular sieves separation process is controlled by two main factors stronger adsorption and faster diffusion of CO2. Separation abilities of the CMSs were checked in test apparatus in dynamic conditions. Methane concentration was measured in outflow gas during the step of constant pressure, cocurrent flow. Gas with 95% content of methane was obtained. Time in which concentration of methane in outlet rapidly decreases can be used as the parameter which differentiates adsorbents usability for separation processes.

Słowa kluczowe

PL

metan; węglowe sita molekularne; rozdział gazów; metoda PSA

EN

methane; carbon molecular sieves; gas separation; PSA method

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 7, nr 3/4
• Strony: 305--316
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Bałys M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Paliw i Energii, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Buczek B.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Paliw i Energii, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Ziętkiewicz J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Paliw i Energii, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Dubinin M.M, Fundamentals of the theory of adsorption in micropores of carbon adsorbents: characteristics of their adsorption properties and microporous structures, Carbon 1989, 27, 457-467.
• [2] Horvath G., Kawazoe K., Method for the calculation of effective pore size distribution in molecular sieve carbon, Chem. Engn. Jpn. 1983, 16, 6, 470-475.
• [3] Stoeckli H.F., Rebstein P., Ballerini L., On the assessment of microporosity in active carbons, a comparison of the theoretical and experimental data, Carbon 1990, 28, 6, 907-9.
• [4] Dollimore D., Heal G.R.L., An improved method for the calculation of pore size distribution from adsorption data, J. Appl. Chem. 1964, 14, 109-114
• [5] Czepirski L., Hołda S., Łaciak B., Wójcikowski M., Apparatus for investigation of adsorption equilibria and kinetics at elevated pressures, Ads. Sei. Techn. 1996, 14, 77-82.
• [6] Ciembroniewicz A., Kinetyka adsorpcji gazów w zeolitach I sitach cząsteczkowych typu A, Zeszyty Naukowe AGH 1993, Chemia, z. 22.
• [7] Warmuziński K., Buzek L, Sodawiczny W., Tańczyk M., Śmigasiewicz S., Separacja mieszanin metanu i azotu na węglowym sicie molekularnym metodą adsorpcji zmiennociśnieniowej, Inż. Chem. Proc. 1999, 19, 4, 915-929.
• [8] Bałys M., Buczek B., Ziętkiewicz J., Ocena przydatności adsorbentów do wzbogacania mieszanin CH4-N2 w równowagowym procesie PSA, Inż. Chem. Proc. 1997, 18, 279-288.
• [9] Bałys M., Buczek B., Ziętkiewicz J., Evaluation of Adsorbents for Enrichment of Methane Containing Mixtures in the PSA Process, AIChE Annual Meeting, Miami Beach, Florida, USA, November 15-20, 1998, Extended Abstracts paper 151n.
• [10] Bałys M., Buczek B., Ziętkiewicz J., Enrichment of methane containing gases on carbon molecular sieves, Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska, Lublin 2001, vol. LVI, 263-270.
• [11] Bałys M., Buczek B., Ziętkiewicz J., Tekstura i zdolności rozdzielcze węglowych sit molekularnych, Inż. Ochr. Śród. 2002, 5, 2, 117-123.