真空变压吸附净化升级沼气过程优化
真空变压吸附净化升级沼气过程优化【摘要】:沼气是一种富含甲烷气的清洁能源,它具有替代石化燃料以缓解全球能源危机的潜力。天然沼气中二氧化碳含量较高,这导致其热值较低、利用受限。实现沼
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TQ221.11;TQ028.2
【目录】:
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-9
- 第一章 绪论与综述9-25
- 1.1 引言9-10
- 1.2 脱除沼气中 CO_210-13
- 1.2.1 高压水洗10
- 1.2.2 物理吸收10-11
- 1.2.3 化学吸收11
- 1.2.4 膜分离11-12
- 1.2.5 低温精馏12
- 1.2.6 变温吸附12-13
- 1.2.7 变压吸附13
- 1.3 变压吸附介绍13-18
- 1.3.1 吸附分离机理14-15
- 1.3.2 吸附剂15-16
- 1.3.3 变压吸附工艺16-18
- 1.4 变压吸附工艺系统优化18-23
- 1.4.1 最优化方法19-20
- 1.4.2 优化框架20-22
- 1.4.3 优化软件22-23
- 1.5 论文研究内容23-25
- 第二章 变压吸附模型库建立25-35
- 2.1 吸附塔模型25-32
- 2.1.1 质量传递衡算方程26-27
- 2.1.2 动量传递衡算方程27
- 2.1.3 热量传递衡算方程27-28
- 2.1.4 质量传递方程28-30
- 2.1.5 吸附特性方程30-31
- 2.1.6 吸附塔边界条件31-32
- 2.2 辅助设备模型32-34
- 2.2.1 缓冲罐模型32
- 2.2.2 阀门模型32-33
- 2.2.3 真空泵及压缩机模型33-34
- 2.3 表现因子34
- 2.4 小结34-35
- 第三章 变压吸附优化框架35-46
- 3.1 偏微分方程组离散35-37
- 3.1.1 偏微分方程组离散形式35-36
- 3.1.2 偏微分方程组离散方法36-37
- 3.2 偏微分方程组求解37-38
- 3.3 循环稳态定义38-39
- 3.4 工艺设计参数灵敏度计算39-40
- 3.5 最优化方法40-43
- 3.5.1 非线性规划(NLP)问题41
- 3.5.2 优化方向求解41-42
- 3.5.3 Hessian 矩阵的计算42-43
- 3.5.4 优化终止条件及求解43
- 3.6 变压吸附工艺系统优化框架43-44
- 3.7 小结44-46
- 第四章 变压吸附脱除沼气中 CO2过程优化46-59
- 4.1 过程介绍46-47
- 4.2 过程优化47-51
- 4.2.1 参数设置47-48
- 4.2.2 循环稳态定义48-49
- 4.2.3 优化目标及约束49-51
- 4.3 结果及分析51-57
- 4.3.1 优化结果51-54
- 4.3.2 结果分析54-56
- 4.3.3 甲烷回收率和吸附剂单位产率56-57
- 4.3.4 过程单位能耗57
- 4.4 小结57-59
- 第五章 结论59-61
- 参考文献61-68
- 发表论文和参加科研情况说明68-69
- 致谢69
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