乙烯/乙烷混合气体吸附分离的研究
乙烯/乙烷混合气体吸附分离的研究【摘要】:石油化工是推动世界经济发展的支柱产业之一,而乙烯是石油化工的龙头产品,目前约有75%的石油化工产品由乙烯生产。因此,乙烯工业的发展推动了世
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ028.15
【目录】:
- 中文摘要3-5
- ABSTRACT5-10
- 第一章 文献综述10-22
- 1.1 乙烯工业的发展概述10-12
- 1.1.1 乙烯工业简介10-11
- 1.1.2 乙烯的开发利用11-12
- 1.2 混合气回收乙烯等烃类的方法12-15
- 1.2.1 深冷分离法12-13
- 1.2.2 吸收分离法13
- 1.2.3 膜分离法13-14
- 1.2.4 吸附分离法14-15
- 1.3 变压吸附分离技术15-21
- 1.3.1 变压吸附分离原理及基本步骤15-17
- 1.3.1.1 变压吸附分离原理15-16
- 1.3.1.2 变压吸附分离基本步骤16-17
- 1.3.2 变压吸附分离工艺发展17-19
- 1.3.3 变压吸附分离乙烷/乙烯的研究进展19-21
- 1.3.3.1 吸附剂研究进展19-20
- 1.3.3.2 工业进展20-21
- 1.4 本文工作21-22
- 第二章 吸附理论及吸附剂的制备与表征22-42
- 2.1 引言22
- 2.2 吸附理论22-29
- 2.2.1 吸附量的 Gibbs 定义22-23
- 2.2.2 吸附等温线的类型23-24
- 2.2.3 滞后回线与孔形24-26
- 2.2.4 经典吸附理论26-29
- 2.2.4.1 单分子层吸附理论和 Langmuir 方程26
- 2.2.4.2 多分子层吸附理论和 BET 方程26-27
- 2.2.4.3 毛细管凝聚理论和 Kelvin 方程27-28
- 2.2.4.4 微孔填充理论和 DR 方程28-29
- 2.2.4.5 临界温度以下气体吸附系统的特征29
- 2.3 比表面积测定29-32
- 2.3.1 BET 方法29-30
- 2.3.2 经验的方法30-31
- 2.3.3 D-R 方法31-32
- 2.4 孔径分布计算32-36
- 2.4.1 大孔吸附剂32
- 2.4.2 中孔吸附剂32-34
- 2.4.2.1 BJH(Barrett-Joyner-Halenda)法32-33
- 2.4.2.2 BDB(Broekhoff-De-Boer)法33-34
- 2.4.3 微孔吸附剂34-36
- 2.4.3.1 D-S(Dubinin-Stoecki)法34-35
- 2.4.3.2 DFT 方法计算孔宽分布35
- 2.4.3.3 H-K 模型35-36
- 2.5 吸附剂的制备36-37
- 2.5.1 原材料预处理36
- 2.5.2 活化实验装置及实验步骤36-37
- 2.5.2.1 氢氧化钾活化制备活性炭36-37
- 2.5.2.2 水活化扩孔制备活性炭37
- 2.6 吸附剂的表征37-38
- 2.6.1 微孔吸附分析仪的原理及使用方法37-38
- 2.6.1.1 仪器介绍37-38
- 2.6.1.2 仪器使用方法38
- 2.7 实验结果与讨论38-41
- 2.7.1 活性炭样品的表征38-41
- 2.7.1.1 五种活性炭 77K 下氮气吸附-脱附等温线38-40
- 2.7.1.3 孔宽分布40-41
- 2.8 小结41-42
- 第三章 乙烯/乙烷在炭材料上吸附势的计算及动态分离因子的测定42-67
- 3.1 引言42
- 3.2 吸附势能计算42-47
- 3.2.1 活性炭模型42-43
- 3.2.2 吸附势能的理论计算43-47
- 3.2.2.1 分子或原子间的相互作用43
- 3.2.2.2 吸附质分子与吸附剂间的相互作用43-44
- 3.2.2.3 吸附势能的计算结果44-47
- 3.3 吸附过程的相关概念47-50
- 3.3.1 穿透曲线47
- 3.3.2 通过穿透曲线计算分离因子47-50
- 3.3.2.1 分离因子的定义47-48
- 3.2.2.2 分离因子的计算48-50
- 3.4 分离因子测定实验50-56
- 3.4.1 配气装置及操作步骤50-51
- 3.4.1.1 配气具体操作步骤50-51
- 3.4.1.2 配气装置51
- 3.4.2 测定穿透曲线的实验装置及步骤51-53
- 3.4.2.1 测定穿透曲线的实验装置51-52
- 3.4.2.2 测定穿透曲线的操作步骤52-53
- 3.4.2.3 测定吸附床自由体积53
- 3.4.3 动态试验方法的可靠性53-55
- 3.4.3.1 稀释的混合气53-54
- 3.4.3.2 床层无压降54
- 3.4.3.3 等温操作54
- 3.4.3.4 活塞流54-55
- 3.4.3.5 气固相之间浓度可瞬间达到平衡55
- 3.4.4 实验原料及仪器55-56
- 3.5 实验结果与讨论56-65
- 3.5.1 活性炭中不同孔宽占孔容比例计算56
- 3.5.2 乙烯/乙烷在不同吸附剂上的穿透曲线及分离因子56-63
- 3.5.2.1 C_1样品的穿透曲线56-58
- 3.5.2.2 C_2样品的穿透曲线及分离因子58-59
- 3.5.2.3 C_3样品的穿透曲线及分离因子59-60
- 3.5.2.4 C_4 样品的穿透曲线及分离因子60-62
- 3.5.2.5 C_5样品的穿透曲线及分离因子62-63
- 3.5.3 乙烷/乙烯在不同吸附剂上的分离因子随比表面积的变化曲线63-64
- 3.5.4 乙烷/乙烯的分离因子随压力、孔分布的变化曲线64-65
- 3.6 小结65-67
- 第四章 乙烷置换变压吸附分离乙烷/乙烯67-77
- 4.1 引言67
- 4.2 乙烷置换实验流程简介67-71
- 4.2.1 实验装置及操作步骤67-70
- 4.2.1.1 混合气配置及操作方法67
- 4.2.1.2 实验装置介绍67-68
- 4.2.1.3 单塔穿透实验操作步骤68-69
- 4.2.1.4 吸附床再生实验操作步骤69
- 4.2.1.5 加入置换环节的实验操作步骤69-70
- 4.2.2 实验原料70-71
- 4.3 实验结果与讨论71-76
- 4.3.1 原料气的单塔穿透曲线71
- 4.3.2 乙烷置换变压吸附流程71-72
- 4.3.3 最佳进气时间的选择72-73
- 4.3.4 流量对置换时间的影响73-75
- 4.3.5 再生条件的研究75-76
- 4.4 小结76-77
- 第五章 结论77-78
- 参考文献78-84
- 发表论文和参加科研情况说明84-85
- 致谢85
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