吸附法回收环氧乙烷生产尾气中乙烯的工业应用基础研究

【摘要】： 本文以吸附法回收环氧乙烷工业尾气中乙烯为应用背景，对活性炭吸附剂、南京工业大学吸附分离技术研究所研制的NA型络合吸附剂和NJ型络合吸附剂进行了考察。考察的目标为乙烯的吸附量、乙烯/乙烷体系的选择性、工业排放气中各组分对乙烯在不同吸附剂上变压吸附性能的影响、吸附剂的再生性能。 实验测定了排放气中各种单组分气体在三种吸附剂上的静态吸附等温线。结果表明，其中活性炭对乙烯单组分的吸附量最大，而NJ型络合吸附剂对乙烯的吸附量最小。选用分别考虑物理吸附和化学吸附的模型可以较好的对单组分平衡数据进行关联，模型计算值与实验值具有较好的一致性。 建立了柱动态法测定吸附剂吸附性能的装置，模拟工业排放气配制多组分混合气体，分别考察了三种吸附剂的抽真空变压吸附性能。 多组分混合气的动态吸附实验表明，在相同条件下，三种吸附剂中活性炭对乙烯的吸附容量最大， 但对乙烯的选择性最小，且乙烯/乙烷的分离系数小于1； NJ型络合吸附剂的乙烯选择性优于其他两种吸附剂。实验考察了工业排放气中各主要组分对乙烯在吸附剂上变压吸附性能的影响，发现NJ型络合吸附剂的吸附稳定性也是最好的。实验中使用环氧乙烷装置排放气，考察了两种络合型吸附剂变压吸附回收乙烯的工业应用可行性。结果表明，两种吸附剂对工业气体中乙烯的吸附量相差不大，然而NJ型络合吸附剂的稳定性和变压再生性能更好，且脱附出来的乙烯浓度更大，为工业应用提供了基础。 对NJ型络合吸附剂，通过实验还证明了具有良好的变温再生性能以及惰性气体吹扫再生性能。 根据实验结果，采用NJ型络合吸附剂对变压吸附回收环氧乙烷工业尾气中乙烯工艺进行了初步设计，并选择合理的变压吸附操作流程。对工业应用的可行性分析表明，采用变压吸附法回收乙烯，乙烯的纯度高、回收率大，与其他方法相比，具有显著的经济效益。 【关键词】：乙烯 回收 吸附 变压吸附 吸附剂 π－络合
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X783
【目录】：

• 中文摘要6-7
• 英文摘要7-8
• 第一章 绪论8-23
• 1．1 引言8
• 1．2 乙烯回收技术8-10
• 1．3 吸附分离过程10-14
• 1．3．1 吸附分离基础10-11
• 1．3．2 吸附分离的应用11-12
• 1．3．3 吸附剂的选择及改性原则12-13
• 1．3．4 吸附分离工艺13-14
• 1．4 吸附法分离回收乙烯的理论基础14-17
• 1．5 乙烯络合吸附剂的研究进展17-21
• 1．5．1 过渡金属－分子筛类17-18
• 1．5．2 过渡金属－离子交换树脂类18-19
• 1．5．3 过渡金属－γ－Al_2O_3、SiO_2类19-20
• 1．5．4 过渡金属-活性炭类、PILC类20-21
• 1．5．5 小结及展望21
• 1．6 课题的研究任务和本文的研究内容21-23
• 第二章 实验装置及实验方法23-29
• 2．1 单组分气体的吸附平衡23-24
• 2．1．1 实验原料23-24
• 2．1．2 实验装置及方法24
• 2．2 多组分气体的动态吸附实验24-28
• 2．2．1 实验原料25
• 2．2．2 实验装置及方法25-28
• 2．3 乙烯脱附性能的测定28-29
• 第三章 试验结果与讨论29-63
• 3．1 单组分气体在吸附剂上的静态吸附29-38
• 3．1．1 单组分吸附平衡等温线模型29-32
• 3．1．2 活性炭吸附剂上的吸附平衡结果与讨论32-34
• 3．1．3 络合型吸附剂上的吸附平衡结果与讨论34-38
• 3．2 混合气体在吸附剂上的动态吸附行为研究38-60
• 3．2．1 乙烯/乙烷双组分的吸附平衡模型38-39
• 3．2．2 活性炭吸附剂上的动态吸附行为研究39-48
• 3．2．2．1 乙烯和乙烷双组分的动态吸附39-44
• 3．2．2．2 O_2对活性炭吸附性能的影响44-45
• 3．2．2．3 CH_4对乙烯在活性炭上吸附的影响45-47
• 3．2．2．4 CO_2对乙烯在活性炭上吸附的影响47-48
• 3．2．3 络合型吸附剂上动态吸附行为的研究48-60
• 3．2．3．1 C_2H_6和C_2H_4双组分的吸附49-52
• 3．2．3．2 O_2对络合型吸附剂吸附性能的影响52-57
• 3．2．3．3 CH_4对络合型吸附剂吸附性能的影响57-59
• 3．2．3．4 CO_2对络合型吸附剂吸附性能的影响59-60
• 3．3 本章小结60-63
• 第四章 吸附法回收乙烯工业应用探讨63-79
• 4．1 引言63-64
• 4．2 NA型络合吸附剂的工业应用基础研究64-66
• 4．3 NJ型络合吸附剂的工业应用基础研究66-67
• 4．4 NJ型络合吸附剂的再生特性研究67-72
• 4．4．1 变温再生特性68-69
• 4．4．2 惰性气体吹扫法再生69-72
• 4．5 工业排放气吸附回收乙烯的可行性研究72-77
• 4．5．1 工业排放气组成及条件72-73
• 4．5．2 变压吸附的工作原理和技术原则73
• 4．5．3 变压吸附工艺流程73-74
• 4．5．4 设计规模及技术指标74-75
• 4．5．5 技术经济75-76
• 4．5．6 环氧乙烷生产尾气中乙烯回收方法及效果比较76-77
• 4．6 本章小结77-79
• 第五章 结论79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85

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