壁流蜂窝式微填充床的制备及其在变压吸附过程的应用

发布时间：2017-10-16 04:31

  本文关键词：壁流蜂窝式微填充床的制备及其在变压吸附过程的应用

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【摘要】：本论文提出了一种壁流蜂窝式微填充固定床构型,考察了该结构填充床的制备方法,冷模流动特征,探索了该构型装置在变压吸附脱碳过程中的应用。壁流式微填充床借鉴了径向床和蜂窝式整体反应器的优点,多通道进/出料分布使其内部拥有数量众多的微径向床,与传统单通道输入/输出的固定床相比,有效的缩短了流体的流动路径,显著地降低了床层的压降。与传统的蜂窝整体式反应器比较,催化剂(吸附剂)直接装填在网络通道内部,有效的提高了装填量和使用效率。具体研究内容包括：研究了壁流蜂窝式微填充床的加工方法,采用挤出成型方法制备了不同几何构型的壁流式蜂窝陶瓷骨架结构,探索了催化剂在壁流式蜂窝陶瓷中的封装方法,考察了造孔剂和烧成工艺对蜂窝陶瓷壁面渗透率和结构强度的影响。通过调控合适的原料配方,选择恰当的挤出成型和焙烧工艺,筛选适宜的造孔剂类型和配比,得到了具有较高渗透率和一定结构强度的壁流式蜂窝陶瓷。开展了壁流蜂窝式微填充床的冷模实验研究,测量了三种不同排布方式微填充床(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型)的流动阻力,流体分布等流动特性。研究表明,壁流蜂窝式微填充床的压降极低,流体分配平均,填充层内各处负荷均匀。其中,Ⅰ型,Ⅱ型的停留时间分布接近平推流模型,Ⅲ型构型的返混较强,Ⅲ型结构中添加了导热元件,具有更好的导热性能。研究了壁流式微填充床在变压吸附脱碳过程中的应用。通过在壁流蜂窝式微填充床中装填活性炭吸附剂,制备了微填充吸附床。研究了CO2-N2混合气体体系中,压力、浓度和流量对吸附床的动态吸附性能的影响,并探究了连续循环操作中,吸附剂再生方法对床层吸附容量的影响规律。本文还建立了相应的数学模型,实验和模拟的结果表明,壁流蜂窝式微填充床是一个较为理想的固定床几何构型。
【关键词】：微填充床 壁流式蜂窝陶瓷 变压吸附 二氧化碳 活性炭
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.1
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 引言11-13
• 第一章 文献综述13-27
• 1.1 径向床反应器研究进展13-15
• 1.1.1 径向反应器的结构13-14
• 1.1.2 径向反应器的关键问题14-15
• 1.2 整体式反应器15-22
• 1.2.1 整体式反应器的制备15-18
• 1.2.2 整体式反应器的优缺点18-19
• 1.2.3 整体式反应器的应用19-20
• 1.2.4 壁流式蜂窝陶瓷20-22
• 1.3 变压吸附及装置22-27
• 1.3.1 变压吸附捕集CO_222-23
• 1.3.2 整体式吸附装置23-25
• 1.3.3 其他构型的整体式吸附床25-27
• 第二章 壁流式蜂窝陶瓷的制备27-35
• 2.1 实验方法27-30
• 2.1.1 实验材料和设备27-28
• 2.1.2 实验步骤28-29
• 2.1.3 评价与检测方法29-30
• 2.2 实验结果与讨论30-32
• 2.2.1 造孔剂对外观结构的影响30-31
• 2.2.2 造孔剂对壁面渗透率的影响31-32
• 2.2.3 造孔剂对抗压强度的影响32
• 2.3 本章小结32-35
• 第三章 壁流式微填充床加工和冷模实验研究35-47
• 3.1 壁流式微填充床的制备35-41
• 3.1.1 壁流式微填充床的结构35-38
• 3.1.2 壁流式微填充床的制备38-41
• 3.2 冷模实验研究41-45
• 3.2.1 实验装置及方法41-42
• 3.2.2 床层压降42
• 3.2.3 流体分布42-44
• 3.2.4 停留时间分布44-45
• 3.3 本章小结45-47
• 第四章 壁流式微填充床在变压吸附过程中的应用47-57
• 4.1 微填充吸附床的制备47
• 4.2 变压吸附实验装置与方法47-51
• 4.2.1 实验材料和设备47-48
• 4.2.2 变压吸附实验装置48-49
• 4.2.3 变压吸附数学模型49-51
• 4.3 结果与讨论51-55
• 4.3.1 压力的影响51-52
• 4.3.2 流量的影响52
• 4.3.3 进料浓度的影响52-53
• 4.3.4 再生条件的影响53-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 5.1 结论57
• 5.2 展望57-59
• 参考文献59-64
• 个人简历64-65
• 攻读学位期间发表的学术成果65

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本文编号：1040631