本文關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化固定床吸附動力學(xué)及其應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華南理工大學(xué)》 2014年

結(jié)構(gòu)化固定床吸附動力學(xué)及其應(yīng)用研究

周宇  

【摘要】：分離與凈化技術(shù)在化工、醫(yī)藥、食品、環(huán)境以及建筑等領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大眾的物質(zhì)和生活水平得到了極大的豐富和提高，但伴隨著的環(huán)境和健康等問題也在加劇。其中，揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）作為一類最典型的工業(yè)排放污染物，對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成的巨大危害已經(jīng)愈發(fā)引人關(guān)注，與之相關(guān)的凈化技術(shù)是全世界科學(xué)工作者的研究焦點(diǎn)。同時(shí)，液化石油氣（LPG）作為一種重要的化工原料，如何高效地分離其中的烴類并降低硫含量，也是近年來研究的熱點(diǎn)之一，特別是以LPG為原料進(jìn)行分離提純得到高純丙烷用于制備綠色制冷劑R290，是一項(xiàng)既具有理論意義又具有工程應(yīng)用價(jià)值的前沿課題。傳統(tǒng)的固定床存在傳質(zhì)效率低、傳質(zhì)阻力大、床層利用率低的問題，近年來研究較多的結(jié)構(gòu)化固定床可以較好地解決上述問題。當(dāng)前有關(guān)結(jié)構(gòu)化固定床的應(yīng)用研究有很多，但是鮮見有研究者建立數(shù)學(xué)模型模擬結(jié)構(gòu)化固定床上的吸附過程。本文較為詳細(xì)地綜述了固定床吸附法在VOCs凈化與LPG分離提純中的應(yīng)用，研究了LPG中硫組分和烴類組分在固定床上的吸附動力學(xué)，以及以甲苯為代表的VOCs在結(jié)構(gòu)化固定床上的吸附動力學(xué)，同時(shí)建立了一種結(jié)構(gòu)化固定床吸附動力學(xué)模型，分析并探討了結(jié)構(gòu)化固定床吸附動力學(xué)及吸附傳質(zhì)機(jī)理。 首先，研究了LPG中硫組分在固定床上的吸附動力學(xué)，通過比較相同實(shí)驗(yàn)條件下，硫組分在裝填不同吸附劑的固定床上的透過曲線，對脫硫劑進(jìn)行性能評價(jià)；運(yùn)用Yoon-Nelson模型、Bed Depth Service Time（BDST）模型以及Adam’s-Bohart模型對吸附透過曲線進(jìn)行線性回歸分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，，設(shè)定硫組分的出口濃度為2ppm時(shí)對應(yīng)的時(shí)間為透過時(shí)間，13X分子篩的透過時(shí)間達(dá)到了32min，脫硫性能最佳。Yoon-Nelson和BDST模型的線性擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相當(dāng)吻合。 其次，研究了LPG中丙烷、正丁烷以及異丁烷在活性炭固定床上的多組分吸附動力學(xué)，分別考察了體積流率，床層長度以及吸附溫度對三種烴類組分在活性炭固定床上吸附透過曲線的影響規(guī)律，并對多組分競爭吸附的機(jī)制進(jìn)行了探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著氣體體積流率的增大，三種組分的吸附波均會前移，透過點(diǎn)均提前，透過時(shí)間減少，透過曲線的斜率也有所增大；隨著床層長度的增大，透過時(shí)間和吸附劑達(dá)到吸附飽和的時(shí)間會變長，吸附過程持續(xù)時(shí)間變長；升高溫度不利于活性炭對正丁烷和異丁烷的吸附。多組分間競爭機(jī)制：“孔堵塞”效應(yīng)、基于吸附質(zhì)分子極性等物性的競爭吸附以及基于吸附質(zhì)飽和蒸汽壓的競爭吸附，可以解釋活性炭對多組分分子吸附的選擇性正丁烷＞異丁烷＞丙烷。 最后，運(yùn)用傳質(zhì)守衡和線性推動力方程，建立了一種基于表面擴(kuò)散和孔擴(kuò)散控制的結(jié)構(gòu)化固定床數(shù)學(xué)模型；通過無效層厚度（Lengthofunusedbed,LUB）理論計(jì)算并分析了不同床層結(jié)構(gòu)的LUB值；采用Adam’s-Bohart經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯妆皆诮Y(jié)構(gòu)化固定床上的吸附透過曲線作線性回歸分析，分別計(jì)算了三種床層結(jié)構(gòu)在相同實(shí)驗(yàn)條件的Adam’s-Bohart模型參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明模型計(jì)算的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合，該模型可以預(yù)測VOCs在結(jié)構(gòu)化固定床吸附動力學(xué)。甲苯在裝填有活性炭纖維的結(jié)構(gòu)化固定床的吸附透過曲線斜率更大，且透過曲線斜率隨著活性炭纖維裝填比例的增大而增大，甲苯在床層內(nèi)傳質(zhì)速率增大，對甲苯的吸附容量減小�；钚蕴坷w維的加入可以減小LUB值，隨著活性炭纖維裝填比例的增大，LUB值隨之減小。ln C/C0對t得到的擬合直線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為吻合，活性炭纖維的加入會使傳質(zhì)系數(shù)k AB變大，吸附容量N0減小，能夠增大吸附質(zhì)氣體在床層中的傳質(zhì)速率，降低床層壓降。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O647.3
【目錄】：

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【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 劉劍;鄢瑛;張會平;;微纖包覆活性炭復(fù)合材料的制備和應(yīng)用研究[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào);2012年06期

2 許崢,周榮琪,段占庭;絡(luò)合吸收法分離烯烴/烷烴[J];化工進(jìn)展;2000年03期

3 沈春紅,夏道宏;國內(nèi)外脫硫技術(shù)進(jìn)展[J];石化技術(shù);1999年01期

4 遲永杰;;利用硫化學(xué)發(fā)光檢測器和氣相色譜儀測定天然氣和液化氣中的含硫化合物[J];石油與天然氣化工;2008年S1期

5 葉鵬程;方兆華;任其龍;;從煉油廠干氣中分離烯烴的技術(shù)[J];石油學(xué)報(bào)(石油加工);2010年04期

6 蔣國梁，徐仁賢，陳華;膜分離法與深冷法聯(lián)合用于催化裂化干氣的氫烴分離[J];石油煉制與化工;1995年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 虞賢波;移動床甲醇制丙烯反應(yīng)工藝的研究[D];浙江大學(xué);2011年

2 劉劍;微纖復(fù)合材料的制備與應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2012年

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李國蓮;;改性活性炭吸附凈化二氧化硫?qū)嶒?yàn)研究[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年02期

2 張鑫;付永勝;黃帥;龍平;;成都市青白江區(qū)大氣容量核算模型[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年18期

3 楊康年;胡鵬;彭宏;黃鑫;;利用MATLAB模擬危險(xiǎn)液體和氣體短時(shí)泄漏在小尺度空間內(nèi)的擴(kuò)散[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年32期

4 張家元,林炳昌;三帶模擬移動床色譜分離過程的實(shí)驗(yàn)分析[J];鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1999年05期

5 李勃,肖國勇,林炳昌,馬子都;模擬移動床分離紫杉醇[J];鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);2000年04期

6 張麗華,高麗娟,林炳昌;替考拉寧-3模擬移動床色譜分離的前處理[J];鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);2001年05期

7 柳欣;王春森;陳興;;牡丹江市大氣環(huán)境容量的核定[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2007年07期

8 茍小莉;王煊軍;;4A分子篩脫除偏二甲肼中微量水分的吸附平衡和動力學(xué)研究[J];火炸藥學(xué)報(bào);2008年05期

9 楊鋒,林貴平,袁修干;分子篩氧濃縮器的串聯(lián)混合池計(jì)算模型[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2002年06期

10 卜令兵;劉應(yīng)書;劉文海;侯慶文;張德鑫;;微型變壓吸附分離空氣制氧均壓過程[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2006年10期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張曉嵐;金至青;張東平;;惡臭污染擴(kuò)散的數(shù)學(xué)模型[A];第二屆全國惡臭污染測試及控制技術(shù)研討會論文集[C];2005年

2 張忠濤;徐顯明;李方偉;萬書寶;張志翔;;鈷鉬加氫催化劑的工業(yè)應(yīng)用與表征[A];第四屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2007年

3 柴春玲;焦婷婷;遲廣俊;周矛峰;丁炳華;王同華;;活性炭纖維吸附回收油氣的研究[A];2010中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集(第四卷)[C];2010年

4 徐立鵬;王水云;;氧化鋁生產(chǎn)中在用電收塵器改造的探索與實(shí)踐[A];第十一屆全國電除塵學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

5 紀(jì)利俊;應(yīng)衛(wèi)勇;朱家文;武斌;陳葵;;氯苯在活性炭固定床中的吸附動力學(xué)行為[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會2005年度學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2005年

6 盛天祥;熊丹柳;齊鳴齋;葉啟亮;;尾氣中微量石蠟在吸附劑上的吸附相平衡的研究[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會2007年度學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2007年

7 劉應(yīng)書;卜令兵;劉文海;侯慶文;張德鑫;;微型PSA制氧均壓流程工藝參數(shù)試驗(yàn)研究[A];空分設(shè)備技術(shù)交流會論文集[C];2005年

8 張玉文;王銳;馬艷紅;田津津;;氣體在吸附床層中傳質(zhì)速率的計(jì)算分析[A];2006年大型空分設(shè)備技術(shù)交流會論文集[C];2006年

9 翟宇愷;李軼;劉婭;;空氣分離用炭質(zhì)吸附劑的結(jié)構(gòu)表征[A];第十一屆全國青年催化學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2007年

10 翟宇愷;李軼;劉婭;;炭質(zhì)吸附劑空氣分離性能評價(jià)[A];第十一屆全國青年催化學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊宏民;井下注氣驅(qū)替煤層甲烷機(jī)理及規(guī)律研究[D];河南理工大學(xué);2010年

2 章建華;新型溶劑高效吸收凈化高酸性石油天然氣技術(shù)開發(fā)研究[D];華東理工大學(xué);2011年

3 劉亞敏;新型固體胺吸附分離煙氣中二氧化碳[D];浙江大學(xué);2011年

4 俞丹青;鈦基催化劑催化氧化苯系物有機(jī)廢氣的研究[D];浙江大學(xué);2010年

5 楊坤彬;物理活化法制備椰殼基活性炭及其孔結(jié)構(gòu)演變[D];昆明理工大學(xué);2010年

6 劉南;改性吸附材料對惡臭氣體的吸附效應(yīng)與機(jī)理研究[D];吉林大學(xué);2011年

7 尼姝麗;餐廚垃圾制沼及膜法沼氣提純一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及理論研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2011年

8 張穎;蒙脫土的改性及其在汽油脫硫和光催化中的應(yīng)用[D];華東理工大學(xué);2011年

9 王志恒;油田輕烴分餾與精制技術(shù)研究[D];東北石油大學(xué);2011年

10 劉振;燃煤電廠煙道氣中二氧化碳吸附捕集過程的研究[D];華東理工大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蘇超;變壓吸附管道流體動力學(xué)特性研究[D];山東科技大學(xué);2010年

2 蘇濤;廉價(jià)硅膠的疏水化改性及對VOCs的吸附性能研究[D];山東科技大學(xué);2010年

3 劉璇;云南蘿芙木中育亨賓提取與分離的研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2009年

4 于海美;PA6/海泡石復(fù)合材料的制備及形態(tài)結(jié)構(gòu)與性能研究[D];湘潭大學(xué);2010年

5 錫林哈斯;改性高分子吸附劑的吸附性能研究及應(yīng)用[D];沈陽理工大學(xué);2010年

6 許慎艷;UDS溶劑吸收脫除焦化干氣和天然氣中有機(jī)硫效果研究[D];華東理工大學(xué);2011年

7 張雪鋒;微反應(yīng)器中二乙炔基苯同分異構(gòu)單體的連續(xù)合成[D];華東理工大學(xué);2011年

8 顧飛龍;碳分子篩變壓吸附（PSA）法制取高純度氮?dú)獾墓に囇芯縖D];華東理工大學(xué);2010年

9 田園;KDON-29000/9000型空分裝置項(xiàng)目選型的研究[D];華東理工大學(xué);2011年

10 孟媛媛;離子交換樹脂處理二甲胺廢水的研究[D];浙江大學(xué);2011年

【二級參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐柏慶,梁娟,陳國權(quán),趙素琴,汪榮慧;ZSM-5上甲醇制烯烴反應(yīng)中低碳烯烴的成因[J];催化學(xué)報(bào);1991年04期

2 何長青,劉中民,楊立新,蔡光宇;模板劑對SAPO-34分子篩晶粒尺寸和性能的影響[J];催化學(xué)報(bào);1995年01期

3 劉紅星,謝在庫,張成芳,陳慶齡;用TEAOH-C_4H_9NO復(fù)合模板劑合成SAPO-34分子篩的研究 Ⅰ.SAPO-34分子篩的合成與表征[J];催化學(xué)報(bào);2004年09期

4 呂乃琴,趙新;高純丙烯的研制[J];低溫與特氣;1997年01期

5 何長青，劉中民，楊立新，蔡光宇;雙模板劑法控制SAPO－34分子篩的晶粒尺寸[J];分子催化;1994年03期

6 吳恩源,李全芝;FTIR研究不同硅鋁比HZSM-5沸石的酸性質(zhì)[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);1991年04期

7 張立平,林愛光,蔣維鈞;氣體通過顆粒移動床除塵器壓降的計(jì)算[J];高校化學(xué)工程學(xué)報(bào);1991年04期

8 宋續(xù)祺,金涌,龔美珊;移動床徑向反應(yīng)器的催化劑顆粒層中應(yīng)力分布和貼壁現(xiàn)象產(chǎn)生的條件[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào);1993年04期

9 王金福,景山,王鐵峰,金涌,馬燮琦,高麗萍;徑向移動床反應(yīng)器流場特性及其數(shù)學(xué)模擬[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào);1999年05期

10 趙建濤,黃戒介,張建民,吳晉滬,向銀花,王洋;氣固錯流移動顆粒床過濾器壓降特性研究[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào);2003年02期

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李建新　孫寶文;[N];中國石化報(bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 齊國禎;甲醇制烯烴（MTO）反應(yīng)過程研究[D];華東理工大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 朱英剛;從煉廠氣中分離乙烯和丙烯的吸附劑研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2004年

2 黃瑞娟;ZSM-5系列催化劑改性及其用于MTP過程的工藝研究[D];西北大學(xué);2006年

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫東紅,郝志金,王擎,孫健,王長生,彭萬旺,王乃計(jì),步學(xué)朋;泥炭固定床氣化研究[J];煤炭轉(zhuǎn)化;2000年03期

2 王衡亮;脫鹽固定床再生順流改逆流可行性探討[J];大氮肥;2001年02期

3 趙蘇安;;中氮廠固定床煤氣爐流程改造技術(shù)研討[J];中氮肥;2009年05期

4 吳慧雄,張樹增,李成岳,傅舉孚;二氧化硫強(qiáng)制動態(tài)氧化過程的模型化(Ⅰ)——釩催化劑固定床的軸向傳熱特性[J];化工學(xué)報(bào);1995年04期

5 洪若瑜,李洪鐘;徑向流固定床數(shù)學(xué)模型研究進(jìn)展[J];化工冶金;1996年04期

6 姜曉花,盧春喜;連續(xù)重整催化劑固定床內(nèi)氣體徑向擴(kuò)散規(guī)律的研究[J];石油與天然氣化工;2001年02期

7 劉玉蘭,吳勇強(qiáng),徐志剛,朱子彬;固定床有效導(dǎo)熱系數(shù)的研究[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

8 楊玉峰;;磺化分子篩固定床合成1-萘乙酸甲酯的研究[J];精細(xì)石油化工;2012年04期

9 廖波;趙陸海波;王小泉;劉小浩;孫予罕;;尾氣循環(huán)的費(fèi)托反應(yīng)固定床模擬及分析[J];化學(xué)工程;2013年08期

10 程振民,袁渭康;一個(gè)大范圍適用的固定床傳熱參數(shù)估計(jì)方法[J];化學(xué)工業(yè)與工程;1997年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 李科群;Oliver Braaβ;Bernd Niemeyer;羅行;;固定床顆粒親合吸附研究[A];第三屆全國傳質(zhì)與分離工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2002年

2 孫合勝;馬宏方;應(yīng)衛(wèi)勇;房鼎業(yè);;固定床內(nèi)錯流傳熱床層溫度分布[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會2010年度學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

3 王連勇;趙子忠;李明杰;喻志強(qiáng);;固定床煤低焦油氣化實(shí)驗(yàn)研究[A];2008全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

4 姚勇;羅德禮;黃志勇;宋江鋒;;固定床微型反應(yīng)器水分解實(shí)驗(yàn)與模擬[A];2012年中西部地區(qū)無機(jī)化學(xué)化工學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2012年

5 田紅;蔡九菊;王愛華;王連勇;劉漢橋;;固定床煤氣化過程數(shù)學(xué)模型概述[A];2004全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會論文集（2）[C];2004年

6 田紅;蔡九菊;王愛華;王連勇;劉漢橋;宋軍;;煤高溫氣化數(shù)學(xué)模型分析與探討[A];2005中國鋼鐵年會論文集（第2卷）[C];2005年

7 董香梅;施金亮;劉民;郭新聞;;2-乙基蒽醌綠色合成工藝的探索[A];第五屆全國環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

8 陳雪初;孔海南;吳德意;鄭向勇;劉志明;;高負(fù)荷下造粒粉煤灰固定床快速去除污水中磷的研究[A];第二屆全國環(huán)境化學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告會論文集[C];2004年

9 劉漢橋;蔡九菊;包向軍;王連勇;田紅;雷勇;;預(yù)干燥與摻煤對垃圾熱解的改善[A];2004全國能源與熱工學(xué)術(shù)年會論文集（2）[C];2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 周宇;結(jié)構(gòu)化固定床吸附動力學(xué)及其應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2014年

2 吳龍武;固定床內(nèi)冷卻錯流傳熱的研究[D];華東理工大學(xué);2012年

3 柯中爐;固定床催化反應(yīng)技術(shù)制備脂肪酸甲酯工藝的研究[D];浙江大學(xué);2007年

4 黃晨;低碳物料固定床火焰?zhèn)鞑ピ囼?yàn)研究[D];南京理工大學(xué);2013年

5 祝春進(jìn);KL-Ⅲ型吸附劑在固定床吸附器中的吸附特性研究[D];鄭州大學(xué);2005年

6 晏天;甲苯和異丙醇在活性炭固定床上的吸附動力學(xué)研究[D];華南理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化固定床吸附動力學(xué)及其應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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