天然气脱硫液真空膜蒸馏法再生理论与实验研究

发布时间：2017-05-19 07:06

  本文关键词：天然气脱硫液真空膜蒸馏法再生理论与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,国内现有的脱硫废液处理方法绝大部分都存在再生能耗大、溶剂再生效果差、工艺技术复杂、投资成本高、工业化难度大等缺点,如何有效地处置脱硫废液对于相关企业具有重大的实际意义。真空膜蒸馏技术具有冷热资源利用效率高、截留率高、通量大等优势,本课题主要结合了真空膜蒸馏的技术优点和醇胺类脱硫废液再生反应可逆的特点,围绕含有硫化氢组分的脱硫富液再生循环问题,从理论分析和实验研究两个方面对膜法再生脱硫富液进行了重点探讨。论文主要包括以下几方面:首先,对传统的天然气脱硫技术以及常规的脱硫富液再生方法进行了回顾;其次,对以甲基二乙醇胺水溶液为脱硫剂的脱硫富液再生化学反应机理进行了探讨;然后分别从热力学和动力学角度对真空膜蒸馏过程的基本原理和技术特点进行了分析;重点阐述了真空膜蒸馏法再生甲基二乙醇胺脱硫富液的工艺流程和实验步骤,以及操作条件等因素对真空膜蒸馏效果的影响,对实验结果进行总结并对相应的规律进行分析;最后,在真空膜蒸馏的机理研究基础之上,对真空膜蒸馏再生脱硫废液过程中的传热和传质过程进行模型推导,并建立相应的真空膜蒸馏传质微分方程。再生实验研究主要以吸收硫化氢的甲基二乙醇胺水溶液为再生研究对象,以疏水性聚四氟乙烯中空纤维膜组件为再生反应器,对真空膜蒸馏法再生含硫的甲基二乙醇胺脱硫富液展开实验。实验主要考察了进料流量、富液温度、液相初始硫浓度、渗透侧真空度对再生膜通量以及硫化氢分离因子的影响,并比较了脱硫液的再生效果随操作条件的变化情况。实验结果表明:当脱硫富液的再生温度为40~60℃,进料流量为100~300L/h,液相初始硫浓度为236~1020mg/L,膜两侧的压差为4.8~12.8kPa的操作条件下,甲基二乙醇胺水溶液的再生率达56.2~87.0%,结果证明真空膜蒸馏法再生脱硫富液具有高效节能、容易操作的技术优点。实验结果还出现如下规律:提高再生温度会明显使富液的再生率升高,跨膜通量随再生温度、进料流量和膜两侧真空度的升高而增大;硫化氢的分离因子随再生温度、膜两侧压差的增大而减少,随进料流量增加而升高;富液初始硫浓度的升高会使硫化氢分离因子降低,过高的初始硫浓度最终会导致甲基二乙醇胺富液的再生效率降低。根据真空膜蒸馏机理的经验公式,推导传热和传质过程的模型,通过数值计算建立真空膜蒸馏再生过程中传质微分方程,在实验设定的操作参数条件下,单一操作参数变化计算得到的总传质系数-31.812?10~-33.03?10 m/s,各操作参数的提高均有利于总传质系数的提高,其中,再生液温度增加,总传质系数随之呈线性增大。
【关键词】：真空膜蒸馏 再生技术 甲基二乙醇胺 硫化氢 脱硫
【学位授予单位】：常州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE644
【目录】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 研究背景和意义10
• 1.2 天然气脱硫的技术背景10-12
• 1.2.1 硫化氢的性质及危害11-12
• 1.2.2 硫化氢的防治12
• 1.3 课题主要研究内容和创新点12-14
• 1.3.1 课题研究内容12-13
• 1.3.2 课题主要创新点13-14
• 2 天然气资源开发现状及发展趋势14-18
• 2.1 全球天然气资源分布状况14-15
• 2.2 我国天然气开发现状及问题15-16
• 2.3 我国天然气开发的现实意义16-18
• 3 天然气净化处理技术18-26
• 3.1 天然气脱硫工艺研究现状18-21
• 3.1.1 物理吸收法18
• 3.1.2 化学吸收法18-19
• 3.1.3 金属化合物法19-20
• 3.1.4 克劳斯氧化法20
• 3.1.5 分子筛法20-21
• 3.2 脱硫液再生工艺研究现状21-26
• 3.2.1 汽提再生法21
• 3.2.2 提盐再生法21-22
• 3.2.3 通风再生法22-23
• 3.2.4 喷射再生法23-24
• 3.2.5 超重力再生24-26
• 4 膜法脱硫液再生理论26-35
• 4.1 膜分离技术概述26-27
• 4.2 膜蒸馏技术研究进展27-28
• 4.3 MDEA再生反应机理分析28-31
• 4.4 真空膜蒸馏再生机理分析31-35
• 5 膜法脱硫液再生实验研究35-52
• 5.1 实验材料及设备35-36
• 5.2 再生工艺流程36-37
• 5.3 实验方法与步骤37-38
• 5.4 硫含量的测定38-42
• 5.4.1 微库伦仪工作原理39-41
• 5.4.2 硫电解液的配制方法41
• 5.4.3 硫含量测定过程41-42
• 5.5 实验数据处理42-43
• 5.6 膜通量和硫化氢分离因子研究43-47
• 5.6.1 脱硫液流量的影响43-44
• 5.6.2 再生温度的影响44-45
• 5.6.3 初始硫浓度的影响45-46
• 5.6.4 真空度的影响46-47
• 5.7 脱硫液再生率研究47-52
• 5.7.1 初始硫浓度的影响47-48
• 5.7.2 脱硫液流量的影响48-49
• 5.7.3 再生温度的影响49-50
• 5.7.4 真空度的影响50-52
• 6 真空膜蒸馏再生数学模型的建立52-62
• 6.1 真空膜蒸馏传热研究52-54
• 6.2 真空膜蒸馏传质研究54-58
• 6.3 真空膜蒸馏传质微分方程58-62
• 7 结论与展望62-64
• 7.1 结论62
• 7.2 展望62-64
• 参考文献64-70
• 攻读学位期间研究成果70-71
• 致谢71

【参考文献】

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本文编号：378003