超重力氧化还原法用于天然气脱硫的研究

【摘要】： 硫化氢(H_2S)是一种有毒有害气体，主要产生于各种工业生产过程中，也存在于天然的动植物体在生态环境系统中的自然腐败过程中。它的存在不仅影响用户的人身健康，而且在湿热的条件下，对金属管道和设备具有严重的腐蚀性。输气管网受到硫化氢腐蚀开裂造成的破坏事故时有发生。为此，我国及国外一些国家对不同环境下的硫化氢允许浓度进行了严格限制，要求天然气在使用之前必须经过脱硫处理。若将其直接排放或燃烧后转变成二氧化硫排放，均会对大气环境造成严重污染。所以无论是从环境还是从生产考虑都必须进行脱硫。鉴于此，本论文将超重力技术和氧化还原法结合应用于天然气脱硫，尝试络合铁，888，ADA三种不同脱硫剂在超重机的进行实验，选出最适合超重机的脱硫剂。全文的主要内容和创新点如下： 1．在超重机中，考察了原料气中硫化氢浓度，原料气中气体流量，脱硫液流量，超重机转子转速和脱硫液pH值等因素对络合铁，888，ADA三种不同脱硫剂体系中H_2S脱除率和气相传质系数的影响，发现三种体系共同的最佳工艺条件是：原料气气体流量是4m~3·h~(-1)，脱硫液的流量是1000 L·h~(-1)，超重机的转子转速是1200r·min~(-1)，此时，H_2S都可以脱除到20mg／m~3，符合国家要求的小于20mg／m~3的H_2S排放标准，H_2S脱除率都可以达到99.9％左右。 2．在络合铁、888和888+ADA三种体系中，超重机转子转速对络合铁体系的强化传质作用最显著，络合铁体系碱消耗量最少、最经济，同时H_2S脱除率99.9％左右，完全能够达到国家要求，具有很强的工业化前景。 【关键词】：天然气 氧化还原法 络合铁 888 ADA 脱硫 超重力技术
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TE644
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 第一章 文献综述17-35
• 1.1 硫化氢的简介17
• 1.2 硫化氢吸收净化方法17-28
• 1.2.1 干法17-22
• 1.2.1.1 铁法18
• 1.2.1.2 氧化铁法18
• 1.2.1.3 NCA 固体吸收法18-19
• 1.2.1.4 氧化锌法19
• 1.2.1.5 活性炭法19-20
• 1.2.1.6 分子筛法20
• 1.2.1.7 锰矿脱硫20
• 1.2.1.8 离子交换树脂法20-21
• 1.2.1.9 电子束照射分解法21
• 1.2.1.10 膜分离法21
• 1.2.1.11 生化脱硫法21-22
• 1.2.2 液体吸收法22-23
• 1.2.2.1 化学吸收法22
• 1.2.2.2 物理吸收法22-23
• 1.2.2.3 物理—化学吸收法23
• 1.2.3 吸收氧化法23-27
• 1.2.3.1 费罗克斯法23-24
• 1.2.3.2 砷碱法(Thylox法)24
• 1.2.3.3 改良砷碱法(G-V法)24-25
• 1.2.3.4 蒽醌二磺酸钠法(ADA法)25
• 1.2.3.5 络合铁法(铁基工艺)25-26
• 1.2.3.6 氨水催化法(Perox法)26
• 1.2.3.7 PDS工艺26-27
• 1.2.4 最新工艺27-28
• 1.2.4.1 微生物脱硫技术在天然气净化中的应用27
• 1.2.4.2 臭氧氧化法27
• 1.2.4.3 二氧化硫法27-28
• 1.2.4.4 电化学法28
• 1.3 超重力技术28-33
• 1.3.1 超重力技术发展概况28-29
• 1.3.1.1 国外发展概况28
• 1.3.1.2 国内发展概况28-29
• 1.3.2 超重力技术的基本原理29
• 1.3.3 应用超重力技术的旋转填充床29-30
• 1.3.3.1 超重力旋转填充床的基本结构和工作原理29-30
• 1.3.3.2 超重力旋转填充床的特点30
• 1.3.4 超重力技术的应用30-33
• 1.3.4.1 在制备纳米材料中的应用31
• 1.3.4.2 在脱硫中的应用31-32
• 1.3.4.3 在强化除尘过程中的应用32-33
• 1.3.4.4 在油田注水脱氧中的应用33
• 1.3.4.5 在生物氧化反应中的应用33
• 1.4 选题的目的、意义及研究的主要内容33-35
• 第二章 超重力氧化还原法脱硫工艺的实验35-38
• 2.1 实验准备部分35
• 2.1.1 各种仪器、设备35
• 2.1.2 原料及辅助试剂35
• 2.2 实验部分35-36
• 2.2.1 实验装置35-36
• 2.2.2 实验方法36
• 2.2.3 分析方法36
• 2.3 气相传质系数模型的建立36-38
• 第三章 超重力络合铁法脱硫的探索性研究38-44
• 3.1 络合铁法脱硫反应机理38
• 3.2 络合铁法脱硫实验结果与讨论38-42
• 3.2.1 络合铁法原料气中H_2S浓度对H_2S脱除率和气相传质系数的影响38-39
• 3.2.2 络合铁法原料气中气体流量对H_2S脱除率和气相传质系数的影响39-40
• 3.2.3 络合铁法脱硫液流量对H_2S脱除率和气相传质系数的影响40-41
• 3.2.4 络合铁法超重机转子转速对H_2S脱除率和气相传质系数的影响41-42
• 3.2.5 络合铁法脱硫液pH值对H_2S脱除率和气相传质系数的影响42
• 3.3 本章小结42-44
• 第四章 888 法脱硫工艺的研究44-49
• 4.1 888脱硫催化剂物化性质44
• 4.2 888脱硫机理44
• 4.3 888法脱硫实验结果与讨论44-48
• 4.3.1 888法原料气中H_2S浓度对H_2S脱除率和气相传质系数的影响44-45
• 4.3.2 888法原料气中气体流量对H_2S脱除率和气相传质系数的影响45-46
• 4.3.3 888法脱硫液流量对H_2S脱除率和气相传质系数的影响46
• 4.3.4 888法超重机转子转速对H_2S脱除率和气相传质系数的影响46-47
• 4.3.5 888法脱硫液pH值对H_2S脱除率和气相传质系数的影响47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 888+ADA 法脱硫工艺的研究49-53
• 5.1 ADA法的介绍49
• 5.2 ADA法脱硫反应机理49
• 5.3 888+ADA法脱硫实验结果与讨论49-52
• 5.3.1 888+ADA法原料气中H_2S浓度对H_2S脱除率和气相传质系数的影响49-50
• 5.3.2 888+ADA法脱硫液流量对H_2S脱除率和气相传质系数的影响50-51
• 5.3.3 888+ADA法超重机转子转速对H_2S脱除率和气相传质系数的影响51
• 5.3.4 888+ADA法脱硫液pH值对H_2S脱除率和气相传质系数的影响51-52
• 5.4 本章小结52-53
• 第六章 络合铁、888、888+ADA 三种脱硫剂比较的研究53-60
• 6.1 络合铁、888 和 888+ADA 三种脱硫剂的实验比较结果与讨论53-58
• 6.1.1 络合铁、888 和 888+ADA 三种脱硫剂条件下,原料气中H_2S浓度对H_2S脱除率和气相传质系数的影响53-54
• 6.1.2 络合铁和 888 两种脱硫剂条件下,原料气中气体流量对H_2S脱除率和气相传质系数的影响54-55
• 6.1.3 络合铁、888 和 888+ADA 三种脱硫剂条件下,脱硫液流量对H_2S脱除率和气相传质系数的影响55-56
• 6.1.4 络合铁、888和888+ADA三种脱硫剂条件下,超重机转子转速对H_2S脱除率和气相传质系数的影响56-57
• 6.1.5 络合铁、888和888+ADA三种脱硫剂条件下,脱硫液pH值对H_2S脱除率和气相传质系数的影响57-58
• 6.2 本章小结58-60
• 第七章 结论60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 研究成果及发表的学术论文65-66
• 作者和导师简介66-67
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书67-68

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