傅 翔

(1.煤炭科学技术研究院有限公司 煤化工分院，北京 100013；2.煤基节能环保炭材料北京市重点实验室，北京 100013；3.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013)

0 引 言

碳分子筛(Carbon molecular sieves,CMS)是1种高选择性的炭质吸附剂，其孔隙介于沸石和活性炭之间，主要由1 nm以下微孔和大孔组成，孔隙分布较为集中。由于其特殊的孔隙结构，作为吸附剂或载体在石油化工、煤化工、环保治理等领域具有巨大的应用潜力[1]，尤其在变压吸附气体分离领域的应用最多，已成功实现空分制氮、焦炉气中氢气回收等。

我国煤层气资源丰富，2017年我国煤层气井下抽采量达128亿m3[2]，但利用率不高，主要在于低浓度煤层气甲烷很难实现有效分离利用。煤层气主要成分是CH4、N2、O2和少量CO2，CO2含量较少(1%左右)且与其他几种气体物化性质差异较大，采用成熟的甲基二乙醇胺工艺或活性炭吸附较容易脱除，氧气采用催化氧化法或燃烧除氧工艺亦可实现有效分离，剩余主要成分为CH4、N2。由于CH4、N2物化性质和分子直径大小均较为接近，常规的吸附剂很难实现有效分离[3-5]；鉴于碳分子筛能够实现O2/N2有效分离，若能够通过孔径调控制备出合适孔径的碳分子筛以实现CH4/N2分离，借助变压吸附分离工艺提浓再利用，我国的煤层气资源利用率将会大幅提高。

碳分子筛的制备方法有很多，包含炭化法、活化法、气相碳沉积法[6-8]。其中碳沉积法研究较多，多以活性炭为前驱体，采用烃类作为沉积剂[8]，在沉积剂裂解温度条件下，烃类裂解产生的固定碳沉积在活性炭孔口周围并改变前驱体孔隙结构，从而达到相应的吸附分离性能。……