甲烷、乙烷、丙烷和丁烷在中孔活性炭上的吸附平衡

蘇 偉，吳菲菲，孫 艷

（1.天津大學化工學院，天津 300072；2.天津大學理學院，天津 300072）

從油氣田采出的天然氣經過脫水、脫重烴等處理后，仍含有一定量的乙烷、丙烷和丁烷。乙烷、丙烷和丁烷都是非常重要的石油化工原料，對天然氣中的乙烷、丙烷和丁烷進行分離回收，一方面是提純甲烷所必需的，另一方面還能提高天然氣的附加值［1-2］。

傳統的深冷分離適合大規模的處理，但其能耗和設備投資都非常高［3-4］。吸附分離技術具有工藝簡單、投資少、動力消耗小、操作彈性大等優點，在甲烷的提純凈化方面具有很好的應用前景［5-6］。天然氣的來源不同，乙烷、丙烷和丁烷的含量也就不同，吸附劑對各組分的吸附容量也會不同。不同組成條件下的吸附平衡數據是工業化設計所必需的，而直接測定多組分吸附平衡數據是非常繁瑣和耗時的。以單組分吸附數據為基礎，建立的預測多組分吸附平衡預測模型，如擴展的Langmuir、理想溶液模型、空位溶液模型等均可在一定范圍內較好地預測多組分吸附平衡［7-8］。與硅膠和分子篩類吸附劑相比，活性炭的比表面積較高，具有較高的吸附容量，基于此，本研究以活性炭為吸附劑，分別測定其吸附甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的等溫線，為后續的多組分吸附平衡預測和吸附分離工藝設計積累基礎數據。

1 實驗部分

1.1 材料

實驗選用的活性炭命名為AC1，由實驗室自制。它是以玉米芯為原料，采用水蒸氣活化制備。使用前在393 K下真空干燥12 h。

實驗中采用的甲烷（99.99%，體積分數）、乙烷（99.5%體積分數）、丙烷（99.9%體積分數）和正丁烷（99.5%體積分數）均由大連大特氣體有限公司生產；……