变压吸附与变温吸附从干烟道气中捕集CO 2 的数值模拟研究

发布时间：2024-01-29 18:37

　　目前,全球变暖带来海平面上升等问题已引发世界性关注,二氧化碳作为造成全球变暖的主要温室气体之一,对其进行提纯回收以降低排放已成为世界各国首要目标之一。分离提纯CO2的技术已有大量研究,现阶段分离和提纯CO2主要有四种技术:吸收法、低温蒸馏法、膜分离法、吸附法。吸附由于其能耗低,流程简单,自动化程度高等特点已成为最受关注的技术之一。吸附法根据再生方法的不同可分为变压吸附和变温吸附,工业上主要应用的吸附法为变压吸附。基于目前缺乏变压吸附与变温吸附捕碳对比工作的研究背景,为探索变压吸附与变温吸附工艺在捕碳应用上的工艺优劣性,本文以沸石13X为吸附剂,通过静态容积法测定了 25℃-150℃之间纯组分CO2和N2在13X上的吸附平衡数据,获得了吸附等温线。利用拓展的Langmuir模型拟合吸附平衡数据,获得了吸附等温线模型参数。以模拟燃煤电厂干烟道气15%CO2/85%N2为原料气,设计了一种四塔两阶真空变压吸附(VPSA),四塔变温吸附(TSA),四塔真空变温吸附(TVSA)工艺从燃煤电厂干烟道气中捕集CO2,并对三种工艺进行系统的模拟和比较。综合考察了进料量、冲洗率、真空度、循环回收时间等重...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
    1.1 CO₂的排放
    1.2 CO₂的捕获、利用与封存
        1.2.1 CO₂的捕获
        1.2.2 CO₂的利用
        1.2.3 CO₂的封存
    1.3 工业捕集CO₂的技术应用
        1.3.1 吸收法
        1.3.2 吸附法
        1.3.3 低温蒸馏法
        1.3.4 膜分离法
        1.3.5 工业捕集CO₂技术的比较
    1.4 CO₂吸附分离工艺技术进展
    1.5 本文研究内容
第2章 吸附等温线的测定
    2.1 吸附剂的选择
    2.2 实验设备与原料
    2.3 实验流程
    2.4 实验结果与分析
    2.5 小结
第3章 模拟方法与模型
    3.1 模型假设
    3.2 主要模型方程
        3.2.1 质量传递模型
        3.2.2 能量传递模型
        3.2.3 动量传递模型
        3.2.4 吸附动力学模型
        3.2.5 吸附等温线模型
    3.3 其他方程
    3.4 小结
第4章 两阶真空变压吸附捕碳工艺
    4.1 两阶真空变压吸附工艺设计
        4.1.1 两阶真空变压吸附工艺结构设计
        4.1.2 两阶真空变压吸附工艺时序
        4.1.3 工艺相关参数
    4.2 两阶VPSA捕碳工艺模拟结果与讨论
        4.2.1 两阶VPSA捕碳工艺模拟结果
        4.2.2 塔内压力、温度分布
        4.2.3 进料量的影响
        4.2.4 真空度的影响
        4.2.5 冲洗率的影响
    4.3 小结
第5章 变温吸附和真空变温吸附捕碳工艺
    5.1 变温吸附、真空变温吸附工艺设计
        5.1.1 变温吸附工艺循环时序
        5.1.2 真空变温吸附循环时序
        5.1.3 工艺相关参数
    5.2 TSA捕碳工艺模拟结果与讨论
        5.2.1 TSA捕碳工艺模拟结果
        5.2.2 塔内压力与温度分布
        5.2.3 进料量的影响
        5.2.4 循环回流时间的影响
    5.3 TVSA捕碳工艺模拟结果与讨论
        5.3.1 TVSA捕碳工艺模拟结果
        5.3.2 塔内压力、温度分布
        5.3.3 进料量的影响
        5.3.4 循环回流时间的影响
        5.3.5 真空度的影响
    5.4 VPSA、TSA、TVSA工艺的对比分析
    5.5 与文献中的工艺对比
    5.6 小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 本文的创新
    6.3 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3888630