氧化铝基天然气脱汞剂制备及脱汞性能研究
发布时间：2021-12-15 17:24
负载型金属化合物脱汞剂是未来天然气脱汞工艺过程的重点研究方向,氧化铝载体能够克服活性炭的缺点,增强脱汞吸附剂的可选择性脱汞,尤其在含有液烃、水及其他杂质的天然气中应用较为广泛。汞在天然气加工处理过程中及下游用户使用过程中的污染不容小觑,因此从源头脱除汞可有效减少其对后续工艺设备的危害,金属化合物改性脱汞剂的诸多优点使其在天然气脱汞工艺中更具发展潜力。本文设计并搭建了一套天然气脱汞性能评价实验装置,并对氧化铜、氯化铜及氯化铁等金属化合物改性载体氧化铝的脱汞剂的脱汞特性及影响因素进行了相关研究。本文以氧化铜为活性组分制备了一系列CuO/Al2O3脱汞剂,通过设计正交实验优化浸渍比、浸渍时间、浸渍温度、活化时间及活化温度等制备条件对其脱汞性能的影响。实验结果表明,单次浸渍实验和二次浸渍实验结果变化趋势基本一致,但单次浸渍所得脱汞剂的吸附性能更加。脱汞剂各影响因素的主次顺序为B（浸渍时间）>D（活化时间）>A（浸渍比）>C（浸渍温度）>E（活化温度）,且实验指标汞吸附量越大越好,CuO/Al2O...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 天然气中汞污染的来源、危害及相关控制方法
1.2.1 天然气中汞污染的来源
1.2.2 天然气中汞污染的危害性
1.2.3 天然气中汞的排放控制标准及相关控制方法
1.3 天然气脱汞工艺
1.3.1 低温分离脱汞工艺
1.3.2 化学吸附脱汞工艺
1.3.3 溶液吸收脱汞工艺
1.3.4 阴离子交换树脂脱汞工艺
1.3.5 膜分离脱汞工艺
1.4 天然气脱汞剂研究进展
1.4.1 碳基脱汞吸附剂
1.4.2 金属化合物类脱汞吸附剂
1.4.3 贵金属类脱汞吸附剂
1.4.4 其他脱汞吸附剂
1.5 论文的研究目的和内容
2 实验部分
2.1 实验原料和设备
2.1.1 实验原料和试剂
2.1.2 实验设备及测试仪表
2.2 实验装置
2.3 实验步骤
2.4 载体预处理
2.5 穿透曲线及吸附量
2.5.1 初始汞浓度的确定
2.5.2 穿透吸附量
2.6 吸附剂的表征
2.6.1 X射线粉末衍射分析(XRD)
2.6.2 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.6.3 钨灯丝扫描电镜分析(SEM)
3 CuO/Al_2O_3 脱汞剂的脱汞性能及机理研究
3.1 实验思路及方法
3.1.1 CuO/Al_2O_3 浸渍液的制备
3.1.2 氧化铜脱汞剂的反应机理
3.2 单次浸渍制备CuO/Al_2O_3 脱汞剂
3.2.1 正交试验设计
3.2.2 实验结果及讨论
3.2.3 小结
3.3 二次浸渍制备CuO/Al_2O_3 脱汞剂
3.3.1 实验设计
3.3.2 实验结果及讨论
3.3.3 小结
3.4 本章小结
4 硫改性氧化铜脱汞剂的制备及脱汞性能研究
4.1 实验思路及方法
4.1.1 硫改性CuO/Al_2O_3 脱汞剂的制备
4.1.2 硫改性CuO/Al_2O_3 脱汞剂的反应机理
4.2 硫改性氧化铜脱汞剂的脱汞性能
4.2.1 浸渍比对汞吸附性能的影响
4.2.2 浸渍时间对汞吸附性能的影响
4.2.3 干燥温度对汞吸附性能的影响
4.3 硫对CuO/Al_2O_3 脱汞剂表征分析
4.3.1 XRD分析
4.3.2 SEM分析
4.4 硫对CuO/Al_2O_3 脱汞剂改性前后脱汞性能的变化
4.5 本章小结
5 CuCl_2 改性Al_2O_3 脱汞剂的制备及脱汞性能研究
5.1 实验思路及方法
5.1.1 研究方法
5.1.2 Cu Cl_2/Al_2O_3 脱汞剂的脱汞机理
5.2 CuCl_2/Al_2O_3 脱汞剂的脱汞性能
5.2.1 浸渍液浓度对汞吸附性能的影响
5.2.2 浸渍时间对汞吸附性能的影响
5.2.3 浸渍温度对汞吸附性能的影响
5.2.4 浸渍比对汞吸附性能的影响
5.3 Cu Cl_2/Al_2O_3 脱汞剂的表征分析
5.3.1 XRD分析
5.3.2 XPS分析
5.4 本章小结
6 FeCl_3 改性Al_2O_3 脱汞剂的制备及脱汞性能研究
6.1 研究方案
6.1.1 FeCl_3/Al_2O_3 脱汞剂的脱汞机理
6.1.2 研究方法
6.2 FeCl_3/Al_2O_3 脱汞剂的脱汞性能
6.2.1 浸渍液浓度对汞吸附性能的影响
6.2.2 浸渍时间对汞吸附性能的影响
6.2.3 浸渍温度对汞吸附性能的影响
6.2.4 FeCl_3/CuCl_2 比例对汞吸附性能的影响
6.3 FeCl_3/Al_2O_3 脱汞剂的XRD表征分析
6.3.1 FeCl_3/Al_2O_3 脱汞剂的XRD分析
6.3.2 FeCl_3/CuCl_2 改性Al_2O_3 脱汞剂的XRD分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国天然气市场改革进程回顾及发展路径探究[J]. 李伟,王宇纯. 中国市场. 2019(08)
[2]2018年我国天然气发展回顾及2019年展望[J]. 杨晶,刘小丽. 中国能源. 2019(02)
[3]液化天然气工艺中汞的危害及脱汞吸附材料研究进展[J]. 王青峰,李仲根,张辉. 环境工程. 2018(05)
[4]可再生循环利用CuxMn（3-x）O4尖晶石吸附剂脱汞性能[J]. 杨应举,张保华,刘晶,王震,苗森. 燃烧科学与技术. 2017(06)
[5]磁性Fe3O4-Ag复合纳米颗粒吸附剂脱汞性能实验研究[J]. 孙青柯,黄亚继,王靓,关正文,李睦,周军,王烨. 化工进展. 2017(03)
[6]气田气中汞的形成、危害及治理措施[J]. 李娜. 油气田环境保护. 2016(02)
[7]含汞天然气脱汞工艺方案研讨[J]. 牛瑞,蒋洪,陈倩. 天然气化工（C1化学与化工）. 2016(02)
[8]Mn/Ce掺杂改性半焦对模拟煤气中单质汞的脱除性能研究[J]. 张华伟,陈江艳,赵可,牛庆欣,王力. 燃料化学学报. 2016(04)
[9]载硫活性炭脱除天然气中单质汞的研究[J]. 吕维阳,刘盛余,能子礼超,汪雪婷,吴萧. 中国环境科学. 2016(02)
[10]含汞气田汞腐蚀控制[J]. 陈倩,蒋洪,牛瑞. 油气田地面工程. 2016(01)
博士论文
[1]氧化铜基脱硫剂低温脱硫与再生性能研究[D]. 刘岱.大连理工大学 2017
硕士论文
[1]金属改性活性炭脱除燃煤烟气中Hg0的理论研究[D]. 樊丽丽.太原理工大学 2016
[2]AC-PTFE复合材料同时脱除燃煤烟气中二氧化硫和汞的研究[D]. 张建星.广西大学 2014
[3]混合型氧化钙吸附剂对燃煤烟气中零价汞吸附的实验研究[D]. 朱文龙.东华大学 2011
本文编号：3536843
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 天然气中汞污染的来源、危害及相关控制方法
1.2.1 天然气中汞污染的来源
1.2.2 天然气中汞污染的危害性
1.2.3 天然气中汞的排放控制标准及相关控制方法
1.3 天然气脱汞工艺
1.3.1 低温分离脱汞工艺
1.3.2 化学吸附脱汞工艺
1.3.3 溶液吸收脱汞工艺
1.3.4 阴离子交换树脂脱汞工艺
1.3.5 膜分离脱汞工艺
1.4 天然气脱汞剂研究进展
1.4.1 碳基脱汞吸附剂
1.4.2 金属化合物类脱汞吸附剂
1.4.3 贵金属类脱汞吸附剂
1.4.4 其他脱汞吸附剂
1.5 论文的研究目的和内容
2 实验部分
2.1 实验原料和设备
2.1.1 实验原料和试剂
2.1.2 实验设备及测试仪表
2.2 实验装置
2.3 实验步骤
2.4 载体预处理
2.5 穿透曲线及吸附量
2.5.1 初始汞浓度的确定
2.5.2 穿透吸附量
2.6 吸附剂的表征
2.6.1 X射线粉末衍射分析(XRD)
2.6.2 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.6.3 钨灯丝扫描电镜分析(SEM)
3 CuO/Al_2O_3 脱汞剂的脱汞性能及机理研究
3.1 实验思路及方法
3.1.1 CuO/Al_2O_3 浸渍液的制备
3.1.2 氧化铜脱汞剂的反应机理
3.2 单次浸渍制备CuO/Al_2O_3 脱汞剂
3.2.1 正交试验设计
3.2.2 实验结果及讨论
3.2.3 小结
3.3 二次浸渍制备CuO/Al_2O_3 脱汞剂
3.3.1 实验设计
3.3.2 实验结果及讨论
3.3.3 小结
3.4 本章小结
4 硫改性氧化铜脱汞剂的制备及脱汞性能研究
4.1 实验思路及方法
4.1.1 硫改性CuO/Al_2O_3 脱汞剂的制备
4.1.2 硫改性CuO/Al_2O_3 脱汞剂的反应机理
4.2 硫改性氧化铜脱汞剂的脱汞性能
4.2.1 浸渍比对汞吸附性能的影响
4.2.2 浸渍时间对汞吸附性能的影响
4.2.3 干燥温度对汞吸附性能的影响
4.3 硫对CuO/Al_2O_3 脱汞剂表征分析
4.3.1 XRD分析
4.3.2 SEM分析
4.4 硫对CuO/Al_2O_3 脱汞剂改性前后脱汞性能的变化
4.5 本章小结
5 CuCl_2 改性Al_2O_3 脱汞剂的制备及脱汞性能研究
5.1 实验思路及方法
5.1.1 研究方法
5.1.2 Cu Cl_2/Al_2O_3 脱汞剂的脱汞机理
5.2 CuCl_2/Al_2O_3 脱汞剂的脱汞性能
5.2.1 浸渍液浓度对汞吸附性能的影响
5.2.2 浸渍时间对汞吸附性能的影响
5.2.3 浸渍温度对汞吸附性能的影响
5.2.4 浸渍比对汞吸附性能的影响
5.3 Cu Cl_2/Al_2O_3 脱汞剂的表征分析
5.3.1 XRD分析
5.3.2 XPS分析
5.4 本章小结
6 FeCl_3 改性Al_2O_3 脱汞剂的制备及脱汞性能研究
6.1 研究方案
6.1.1 FeCl_3/Al_2O_3 脱汞剂的脱汞机理
6.1.2 研究方法
6.2 FeCl_3/Al_2O_3 脱汞剂的脱汞性能
6.2.1 浸渍液浓度对汞吸附性能的影响
6.2.2 浸渍时间对汞吸附性能的影响
6.2.3 浸渍温度对汞吸附性能的影响
6.2.4 FeCl_3/CuCl_2 比例对汞吸附性能的影响
6.3 FeCl_3/Al_2O_3 脱汞剂的XRD表征分析
6.3.1 FeCl_3/Al_2O_3 脱汞剂的XRD分析
6.3.2 FeCl_3/CuCl_2 改性Al_2O_3 脱汞剂的XRD分析
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国天然气市场改革进程回顾及发展路径探究[J]. 李伟,王宇纯. 中国市场. 2019(08)
[2]2018年我国天然气发展回顾及2019年展望[J]. 杨晶,刘小丽. 中国能源. 2019(02)
[3]液化天然气工艺中汞的危害及脱汞吸附材料研究进展[J]. 王青峰,李仲根,张辉. 环境工程. 2018(05)
[4]可再生循环利用CuxMn（3-x）O4尖晶石吸附剂脱汞性能[J]. 杨应举,张保华,刘晶,王震,苗森. 燃烧科学与技术. 2017(06)
[5]磁性Fe3O4-Ag复合纳米颗粒吸附剂脱汞性能实验研究[J]. 孙青柯,黄亚继,王靓,关正文,李睦,周军,王烨. 化工进展. 2017(03)
[6]气田气中汞的形成、危害及治理措施[J]. 李娜. 油气田环境保护. 2016(02)
[7]含汞天然气脱汞工艺方案研讨[J]. 牛瑞,蒋洪,陈倩. 天然气化工（C1化学与化工）. 2016(02)
[8]Mn/Ce掺杂改性半焦对模拟煤气中单质汞的脱除性能研究[J]. 张华伟,陈江艳,赵可,牛庆欣,王力. 燃料化学学报. 2016(04)
[9]载硫活性炭脱除天然气中单质汞的研究[J]. 吕维阳,刘盛余,能子礼超,汪雪婷,吴萧. 中国环境科学. 2016(02)
[10]含汞气田汞腐蚀控制[J]. 陈倩,蒋洪,牛瑞. 油气田地面工程. 2016(01)
博士论文
[1]氧化铜基脱硫剂低温脱硫与再生性能研究[D]. 刘岱.大连理工大学 2017
硕士论文
[1]金属改性活性炭脱除燃煤烟气中Hg0的理论研究[D]. 樊丽丽.太原理工大学 2016
[2]AC-PTFE复合材料同时脱除燃煤烟气中二氧化硫和汞的研究[D]. 张建星.广西大学 2014
[3]混合型氧化钙吸附剂对燃煤烟气中零价汞吸附的实验研究[D]. 朱文龙.东华大学 2011
本文编号：3536843
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