变压吸附法浓缩瓦斯气的工艺设计及数学模拟

发布时间：2021-01-25 13:27

　　煤层中的瓦斯是一种优质的气态燃料和化工原料,其主要成分是甲烷,同时它还是煤矿井下开采的灾害因素及造成大气温室效应的主要有害源。有效利用瓦斯气中的甲烷,前提是对其进行浓缩。本文利用瓦斯的多组份气（CH4/N2）在碳分子筛上的吸附量随压力变化不同的原理,设计出六柱变压吸附装置,可作为变压吸附中试设备,最大日处理CH4/N2混合气量为780m3,其运行费用合理,气密性良好,自控程度高,能够连续产出高浓甲烷。变压吸附气体分离技术的基础在于高效固体吸附剂的研制与应用,吸附剂的性能直接影响变压吸附工艺的分离效果。本文以酚醛树脂为原料,采用化学气相碳沉积法进行调孔制备碳分子筛117-1#,其对于CH4/N2二元混合气的分离系数≥4,可应用于瓦斯气中的甲烷变压吸附分离浓缩研究。变压吸附过程复杂多变,操作变量互相耦合,很难直观得出变量对分离的影响,因此需要建立可信的、能够表达体系动力学的数学模型。本文对CH4的吸附等温线进行了数学模拟,其对于变压吸附操作工艺的最优选择以及吸附柱的最优设计都具有重要的意义。图17表20参55 

【文章来源】：安徽理工大学安徽省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 煤矿瓦斯气的性质、危害及应用
        1.1.1 煤矿瓦斯气的性质
        1.1.2 煤矿瓦斯气的危害
        1.1.3 煤矿瓦斯气的应用
    1.2 变压吸附工艺简介
        1.2.1 瓦斯浓缩工艺
        1.2.2 变压吸附（PSA）历史
        1.2.3 变压吸附基本原理
        1.2.4 变压吸附的基本步骤
        1.2.5 影响变压吸附的因素
    1.3 国内外的研究现状
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 主要研究内容和采取的研究方法
2 六柱变压吸附分离装置的设计及应用
    2.1 引言
    2.2 变压吸附操作原理
    2.3 六柱变压吸附装置的设计
        2.3.1 原料供应区
        2.3.2 气体预处理区
        2.3.3 吸附分离区
        2.3.4 控制区
        2.3.5 辅助设备
    2.4 六柱变压吸附装置的操作方法
    2.5 六柱变压吸附装置的分级浓缩应用
    2.6 本章小结
3 瓦斯气浓缩用吸附剂的制备及数学模拟
    3.1 瓦斯气浓缩用吸附剂的制备
        3.1.1 固体吸附剂简介
        3.1.2 吸附剂的制备步骤
        3.1.3 吸附剂的表征
    3.2 最佳碳分子筛的选择
        3.2.1 碳分子筛的基本参数
        3.2.2 穿透曲线的意义
        3.2.3 穿透曲线测定步骤
        3.2.4 穿透曲线测定结果
    3.3 变压吸附过程中的数学模拟
        3.3.1 吸附数学模型假设
        3.3.2 朗缪尔等温方程模拟
        3.3.3 吸附等温线测定
#分子筛吸附等温线的数学模拟">        3.3.4 117-1^#分子筛吸附等温线的数学模拟
    3.4 模拟煤层气的变压吸附实验
        3.4.1 变压吸附实验操作方法
        3.4.2 结果检测
        3.4.3 数据处理方法
    3.5 本章小结
4. 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及科研情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳分子筛变压吸附空气分离活性及表征[J]. 翟宇恺,李轶,王燕,赵秋燕.  应用化工. 2008(11)
[2]我国煤矿井下煤层气抽采利用现状及问题[J]. 翟成,林柏泉,王力.  天然气工业. 2008(07)
[3]煤层气的开采技术浅谈[J]. 杨伟,陈天磊,张蕊.  科技信息(科学教研). 2008(19)
[4]中国煤层气开发综合效益评价[J]. 彭贤强,张宝生,储王涛,刘玲莉.  天然气工业. 2008(03)
[5]我国煤层气资源开发意义探究[J]. 王宏,杨丽丽,李红,曹立刚.  辽宁大学学报(自然科学版). 2008(01)
[6]气体分离用碳分子筛吸附剂的制备研究进展[J]. 曾来,刘克万,辜敏,鲜学福.  炭素技术. 2007(03)
[7]煤层气开发利用的经济效益分析[J]. 周晓梅,徐龙君,鲜学福,刘西蓉.  重庆大学学报(自然科学版). 2006(11)
[8]煤矿瓦斯灾害防治技术的研究[J]. 黎俐,邢银全.  太原科技. 2006(09)
[9]变压吸附技术的应用研究进展1[J]. 辜敏,鲜学福.  广州化学. 2006(02)
[10]开发利用煤层气 实现煤矿绿色开采[J]. 林建浩,胡爱梅,李明宅.  中国煤层气. 2006(01)

博士论文
[1]煤层甲烷变压吸附浓缩的研究[D]. 杨明莉.重庆大学 2004



本文编号：2999302