低温变压吸附分离CH 4 /CO 2 实验研究

发布时间：2021-07-05 08:59

　　随着能源结构的不断优化,天然气因其高效、清洁、安全、污染少等优势在整个能源结构中的比重逐渐增大。天然气代替其它燃料,可以降低CO2、H2S、NOX的排放,这对改善大气环境、减轻温室效应有着十分重要的作用。特别是近些年,发现了许多富含CO2的气田,开采的天然气面临气体品质和尾气排放标准的双要求,因此需要将其脱除。吸附法以其设备简单、适用领域广、耗能小和容易实现自动化等优势被普遍的关注。本文采用5A、13X和13X-APG三种沸石材料作为吸附剂,吸附分离天然气中的CO2。通过单组份和双组份实验以及理论模型拟合,探讨所用吸附剂在低温下分离CH4/CO2混合气体的性能。采用静态容积法测量了CO2和CH4在5A、13X和13X-APG沸石分子筛上的单组份吸附平衡等温线,研究了吸附温度和压力对吸附量的影响。研究结果表明,CO2和CH4的吸附量随吸附温度的降低和压力的增大而增加,吸附剂对CO2的吸附量比CH4大,在-30℃时CO2在所用吸附剂上的饱和吸附量最高,分别为4.94 mmol/g、6.52 mmol/g和6.35 mmol/g。利用Langmuir模型、Sips模型、Toth模型和DSL模... 

【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】：111 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 研究背景及意义
    1.2 常用天然气脱碳技术
        1.2.1 吸收分离法
        1.2.2 低温分离法
        1.2.3 膜分离法
        1.2.4 吸附分离法
        1.2.5 各种分离法比较
    1.3 吸附剂
        1.3.1 活性炭
        1.3.2 沸石
        1.3.3 介孔材料
        1.3.4 有机金属骨架
    1.4 吸附等温线及模型
        1.4.1 吸附等温线
        1.4.2 单组份吸附模型
        1.4.3 双组份吸附模型
    1.5 研究内容
2 实验部分
    2.1 实验原料和设备
        2.1.1 实验材料和试剂
        2.1.2 实验测试设备
    2.2 分析方法
        2.2.1 二氧化碳和甲烷检测
        2.2.2 SEM分析
        2.2.3 BET分析
    2.3 实验装置与流程
        2.3.1 静态吸附实验
        2.3.2 动态吸附实验装置和步骤
    2.4 实验研究内容
        2.4.1 吸附剂预处理
        2.4.2 静态吸附实验
        2.4.3 动态吸附实验
3 静态吸附实验研究
    3.1 引言
    3.2 吸附剂表征
        3.2.1 沸石5A吸附剂表征
        3.2.2 沸石13X吸附剂表征
        3.2.3 沸石13X-APG吸附剂表征
    3.3 CO_2吸附实验研究
        3.3.1 沸石5A等温吸附曲线
        3.3.2 沸石13X等温吸附曲线
        3.3.3 沸石13X-APG等温吸附曲线
        3.3.4 吸附性能比较
        3.3.5 再生后吸附性能比较研究
    3.4 CH_4吸附实验研究
        3.4.1 沸石5A等温吸附曲线
        3.4.2 沸石13X等温吸附曲线
        3.4.3 沸石13X-APG等温吸附曲线
    3.5 本章小结
4 CH_4/CO_2动态分离实验研究
    4.1 引言
    4.2 工艺条件对吸附分离的影响
        4.2.1 气体流量
        4.2.2 吸附压力
        4.2.3 填料高度
        4.2.4 吸附温度
    4.3 再生性能实验研究
        4.3.1 抽真空再生研究
        4.3.2 加热再生研究
        4.3.3 吸附剂再生稳定性研究
    4.4 本章小结
5 吸附平衡数值拟合研究
    5.1 引言
    5.2 单组份吸附模型拟合
        5.2.1 Langmuir模型拟合
        5.2.2 Sips模型拟合
        5.2.3 Toth模型拟合
        5.2.4 DSL模型拟合
        5.2.5 单组份拟合结果对比
    5.3 单组份吸附热计算
    5.4 组份吸附模型拟合
        5.4.1 模型拟合
        5.4.2 穿透曲线实验与模拟对比
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录A 单组份模型拟合数据结果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]内蒙古某LNG项目脱碳单元参数优化[J]. 曾桃,王海洋.  天然气与石油. 2015(06)
[2]英国石油集团（BP）正式发布《BP2035世界能源展望》（2015版）中国专题报告[J]. 胡敏.  炼油技术与工程. 2015(06)
[3]变压吸附分离工业废气中二氧化碳的研究进展初探[J]. 张士玲,王法强.  科技与企业. 2014(24)
[4]天然气脱硫脱碳工艺的选择[J]. 陈赓良,李劲.  天然气与石油. 2014(06)
[5]沸石分子筛对CO2/CH4混合气的分离效果研究[J]. 高阳,周俊,沈海波,刘晓宁,雍晓雨,王舒雅,闫志英,郑涛.  现代化工. 2014(09)
[6]变压吸附PSA净化天然气技术[J]. 黄星,曹文胜.  低温与特气. 2014(03)
[7]LNG原料气深度脱硫脱碳技术研究[J]. 周永阳,黄黎明,何金龙,彭修军.  石油与天然气化工. 2014(03)
[8]新型真空变压吸附法模拟分离N2/CH4/CO2[J]. 张正旺,杨华伟,张东辉,苏伟,孙艳.  现代化工. 2014(03)
[9]中国能源消费结构调整与天然气产业发展前景[J]. 陆家亮,赵素平.  天然气工业. 2013(11)
[10]CO2/CH4/N2在沸石13X-APG上的吸附平衡[J]. 孔祥明,杨颖,沈文龙,李平,于建国.  化工学报. 2013(06)

硕士论文
[1]变压吸附法脱除烟气中二氧化碳的实验研究[D]. 邓丹.华中科技大学 2008
[2]甲烷/二氧化碳的吸附法分离[D]. 王震.天津大学 2005
[3]吸附精馏法回收二氧化碳工艺[D]. 周艳欣.天津大学 2004



本文编号：3265773