沼气高压水洗提纯设备及工艺研究

发布时间：2021-05-07 00:59

　　沼气是一种来源广泛的绿色能源,农业废弃物或城镇生活垃圾都可以经过厌氧发酵获得沼气。沼气工程技术欧美国家较为发达,我国虽然很早就有沼气利用的记录,但多是户用型的小沼气池,技术落后,产气率低,燃烧效果差。沼气是一种混合气,主要成分是CH4、CO2,由于大量CO2的存在使得其直接燃烧的热值非常的低,因此需要对沼气进行除碳提纯。当CH4的浓度达到95%以上时,其品质与优质天然气相当。沼气的提纯方法有很多,水洗法是目前欧洲沼气工程中应用的最为广泛的一种。文章对水洗法提纯沼气的工艺进行了研究,依据气泡水中运动理论和传质理论,建立了沼气气泡在水中运动与传质的耦合模型,并进行了试验验证。常压沼气雾化水洗提纯设备提纯能力有限,只能将沼气中CH4的浓度提升到80%,不能满足沼气提纯成生物质天然气的指标要求。依据模型对沼气水洗法提纯的机理进行了进一步的研究,总结了雾化水洗法提纯沼气的优缺点,探究了影响水吸收CO2效率的主要的因素（压力、气水比、温度和接触面积等）,为后期继续研究奠定了理论基础。设计并安装了一套沼气高压洗提纯设备,该套设备为连续式水洗设备,设计压力为2MPa,处理量为30m3/h,预计处理后沼... 

【文章来源】：苏州大学江苏省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外沼气工程发展现状
    1.3 本项目研究的目的及意义
    1.4 本项目的研究内容
    1.5 本章小结
第二章 沼气的性质及提纯方法现状
    2.1 沼气的产生
    2.2 沼气的组成及性质
    2.3 沼气的脱硫
        2.3.1 湿式脱硫法
        2.3.2 干式脱硫法
        2.3.3 生物脱硫法
    2.4 沼气的脱碳
        2.4.1 变压吸附法(PSA)
        2.4.2 有机溶剂吸收法
        2.4.3 化学吸收法
        2.4.4 膜分离法
        2.4.5 水洗吸收法
    2.5 本章小结
第三章 沼气水洗法提纯原理及影响因素研究
    3.1 气液传质理论
        3.1.1 基本传质理论
        3.1.2 气液传质
        3.1.3 双膜理论
        3.1.4 渗透理论
        3.1.5 表面更新理论
    3.2 沼气气泡在水中运动及传质模型的建立
        3.2.1 模型的基本假定
        3.2.2 气泡在水中上浮运动的平衡方程
        3.2.3 气泡传质速率的控制方程
        3.2.4 沼气气泡水中上浮传质的动态耦合模型
    3.3 动态耦合模型的数值模拟与试验论证
        3.3.1 模拟参数设定
        3.3.2 数值模拟
        3.3.3 试验设备
        3.3.4 模拟与试验结果分析
    3.4 沼气水洗提纯设备的改进
        3.4.1 雾化水洗法的缺陷
        3.4.2 提高水洗效果的方法
    3.5 本章小结
第四章 沼气高压水洗提纯试验设备的设计
    4.1 气液传质设备
        4.1.1 填料吸收塔
        4.1.2 填料的类型及要求
    4.2 水洗吸收塔的设计
        4.2.1 设计方案
        4.2.2 吸收塔工艺尺寸设计
        4.2.3 吸收塔的强度校核
    4.3 气体混合罐的设计
    4.4 试验设备总体设计
        4.4.1 设备工艺流程
        4.4.2 设备选型
    4.5 本章小结
第五章 沼气高压水洗提纯的试验研究
    5.1 试验方案
    5.2 设备操作流程
    5.3 试验与结果分析
        5.3.1 试验结果
        5.3.2 常压与高压设备水洗提纯效果对比
        5.3.3 CO_2去除效果和压力、气水比的关系
        5.3.4 气水比影响因子的研究
        5.3.5 体积吸收率的研究
        5.3.6 试验数据的函数拟合
    5.4 间歇式沼气水洗提纯工艺设计
        5.4.1 工艺流程设计
        5.4.2 变压吸附塔设计
        5.4.3 主要设备及参数
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间本人出版或公开发表论著、论文
致谢



本文编号：3172931