流向變換催化燃燒技術(shù)是人為非定態(tài)操作的一種,結(jié)合蓄熱換熱器和催化燃燒兩種技術(shù)的特點(diǎn),通過(guò)周期性地切換固定床催化反應(yīng)器內(nèi)的氣流方向,使床層內(nèi)出現(xiàn)中間高、兩邊低的溫度分布,因而適合于進(jìn)行反應(yīng)物濃度較低的不可逆強(qiáng)放熱反應(yīng)或放熱較弱的可逆反應(yīng),能夠提高反應(yīng)效率和對(duì)產(chǎn)物的選擇性。本文主要圍繞將流向變換催化燃燒技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程中低濃度有機(jī)廢氣凈化而展開(kāi),討論該類(lèi)型反應(yīng)器的基本運(yùn)行特性、失穩(wěn)條件以相應(yīng)的控制措施。首先,自行設(shè)計(jì)搭建了小型流向變換催化燃燒反應(yīng)系統(tǒng),并在此系統(tǒng)上進(jìn)行了冷態(tài)條件下系統(tǒng)流動(dòng)阻力特性試驗(yàn)研究。隨著流向的周期性切換,床層的壓降也隨之呈現(xiàn)周期性的變化。在氣流流向發(fā)生切換后的瞬間,床層內(nèi)的流動(dòng)狀況需歷經(jīng)一定的波動(dòng)方能達(dá)到穩(wěn)定,但由于該過(guò)渡狀態(tài)對(duì)于反應(yīng)器整體操作過(guò)程影響基本可以忽略。穩(wěn)定后的床層壓降變化規(guī)律可以用Ergun方程來(lái)描述,即壓降隨表觀氣速的增大呈二次曲線的形式上升,隨床層高度的增加而呈線性增長(zhǎng)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),回歸得到用于描述本反應(yīng)系統(tǒng)壓降變化的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)式,該關(guān)聯(lián)式可較好地預(yù)測(cè)床層內(nèi)的壓降變化。隨后,進(jìn)行了低濃度甲烷和苯的催化燃燒試驗(yàn)研究,討論了操作條件對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行特性的影... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 揮發(fā)性有機(jī)廢氣及其治理技術(shù)
        1.1.1 定義與來(lái)源
        1.1.2 危害與相關(guān)排放法規(guī)
        1.1.3 凈化治理技術(shù)
    1.2 固定床催化反應(yīng)器周期性流向變換操作技術(shù)
        1.2.1 流向變換催化反應(yīng)技術(shù)的提出及原理
        1.2.2 流向變換催化反應(yīng)技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用
    1.3 流向變換催化燃燒技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 操作參數(shù)及設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行特性的影響
        1.3.2 流向變換催化燃燒反應(yīng)器的模型化
        1.3.3 流向變換催化燃燒反應(yīng)器的穩(wěn)定性
        1.3.4 反應(yīng)器的控制理論
        1.3.5 流向變換催化燃燒反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)
    1.4 本文的研究目的和研究?jī)?nèi)容
2 流向變換催化燃燒反應(yīng)系統(tǒng)的建立與冷態(tài)流動(dòng)特性研究
    2.1 系統(tǒng)功能與原理
    2.2 實(shí)驗(yàn)裝置
        2.2.1 反應(yīng)器本體與流向切換系統(tǒng)
        2.2.2 供氣系統(tǒng)與電加熱輔助系統(tǒng)
        2.2.3 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)
        2.2.4 實(shí)驗(yàn)流程概述
    2.3 流向變換催化燃燒反應(yīng)系統(tǒng)流動(dòng)阻力特性
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.2 反應(yīng)器內(nèi)壓降變化
        2.3.3 流動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間
        2.3.4 床層流動(dòng)阻力損失
        2.3.5 反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)阻力損失的數(shù)學(xué)模型
    2.4 本章小結(jié)
3 流向變換催化燃燒系統(tǒng)凈化有機(jī)廢氣的實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 循環(huán)定態(tài)的建立與熱波的形成
        3.1.1 測(cè)點(diǎn)溫度變化特性
        3.1.2 熱波的形成與擬定態(tài)的建立
        3.1.3 流向切換周期內(nèi)尾氣排放變化規(guī)律
    3.2 操作參數(shù)對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行特性的影響
        3.2.1 入口有機(jī)物濃度的影響
        3.2.2 流向切換周期的影響
        3.2.3 表觀氣速的影響
        3.2.4 反應(yīng)物的凈化效率
    3.3 甲烷—苯二元混合物的凈化
        3.3.1 甲烷—苯混合比例的影響
        3.3.2 操作參數(shù)對(duì)甲烷—苯二元混合物凈化的影響
    3.4 反應(yīng)器“飛溫”與“M”型溫度分布
    3.5 “熄火”現(xiàn)象及其消除
        3.5.1 “熄火”現(xiàn)象
        3.5.2 輔助電加熱對(duì)避免“熄火”的可行性
        3.5.3 添加輔助燃料對(duì)避免“熄火”的可行性
    3.6 本章小結(jié)
4 流向變換催化燃燒反應(yīng)器的模型化
    4.1 固定床催化反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型
    4.2 流向變換催化燃燒反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型的建立
        4.2.1 建立數(shù)學(xué)模型的基本假設(shè)
        4.2.2 數(shù)學(xué)模型的建立與無(wú)量綱化
        4.2.3 催化燃燒反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型
    4.3 模型方程的數(shù)值解法
    4.4 計(jì)算參數(shù)的設(shè)置
        4.4.1 反應(yīng)器幾何參數(shù)
        4.4.2 催化劑和蓄熱小球的物性參數(shù)
        4.4.3 氣相的物性參數(shù)
        4.4.4 固相和壁面熱力學(xué)參數(shù)
        4.4.5 床層傳熱系數(shù)及相關(guān)參數(shù)
        4.4.6 床層內(nèi)傳質(zhì)系數(shù)及相關(guān)參數(shù)
    4.5 模型計(jì)算結(jié)果的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    本章小結(jié)
5 流向變換催化燃燒反應(yīng)器的數(shù)值模擬
    5.1 壁面散熱對(duì)反應(yīng)器內(nèi)溫度分布的影響
    5.2 操作參數(shù)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)溫度分布的影響
        5.2.1 入口甲烷濃度的影響
        5.2.2 流向切換周期的影響
        5.2.3 表觀氣速的影響
    5.3 反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)溫度分布的影響
    5.4 傳遞參數(shù)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)溫度分布的影響
        5.4.1 氣固換熱系數(shù)的影響
        5.4.2 床層軸向有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響
        5.4.3 氣固傳質(zhì)系數(shù)的影響
    5.5 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響對(duì)反應(yīng)器內(nèi)溫度分布的影響
    5.6 維持自熱運(yùn)行所需最低有機(jī)物濃度的確定
        5.6.1 操作參數(shù)的影響
        5.6.2 反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)的影響
    5.7 本章小結(jié)
6 流向變換催化燃燒反應(yīng)器動(dòng)態(tài)特性的研究
    6.1 入口濃度周期性波動(dòng)對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行特性影響的實(shí)驗(yàn)研究
        6.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置與分析方法
        6.1.2 反應(yīng)器的基本操作特性
        6.1.3 操作條件的影響
    6.2 入口濃度周期性波動(dòng)對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行特性影響的模擬研究
        6.2.1 “諧波響應(yīng)”現(xiàn)象與反應(yīng)器特征響應(yīng)時(shí)間
        6.2.2 入口條件的不對(duì)稱與反應(yīng)器穩(wěn)定性
        6.2.3 反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù)的影響
        6.2.4 反應(yīng)器穩(wěn)定狀態(tài)的維持
        6.2.5 參數(shù)敏感性分析
    6.3 表觀氣速周期性波動(dòng)對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行特性影響的模擬研究
    6.4 本章小結(jié)
7 流向變換催化燃燒凈化有機(jī)廢氣系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)
    7.1 工藝流程
    7.2 流向變換催化燃燒凈化系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)
        7.2.1 系統(tǒng)熱平衡計(jì)算
        7.2.2 流向變換催化燃燒凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        7.2.3 投資與運(yùn)行成本經(jīng)濟(jì)性分析
    7.3 本章小結(jié)
8 全文總結(jié)和展望
    8.1 本文主要研究?jī)?nèi)容和工作總結(jié)
    8.2 對(duì)未來(lái)工作的展望
符號(hào)說(shuō)明
全文參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]活性炭纖維吸附-冷凝技術(shù)在有機(jī)廢氣回收凈化中的應(yīng)用[J]. 高武龍,董坤倫.  廣東化工. 2010(08)
[3]低溫等離子體協(xié)同改性ACF凈化甲醛的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 季銀煉,顧中鑄.  環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2009(08)
[4]吸收法脫除甲苯廢氣的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 岑超平,陳定盛,藍(lán)如輝,唐志雄.  環(huán)境工程. 2007(06)
[5]活性炭對(duì)有機(jī)廢氣的吸附-緩沖實(shí)驗(yàn)及其模擬[J]. 俞筱筱,高華生,朱建林,汪大翚.  環(huán)境科學(xué)研究. 2007(05)
[6]揮發(fā)性有機(jī)物催化燃燒消除的研究進(jìn)展[J]. 張廣宏,趙福真,季生福,銀鳳翔,李成岳.  化工進(jìn)展. 2007(05)
[7]活性炭纖維凈化印刷過(guò)程產(chǎn)生的VOCs廢氣[J]. 蘇建華,羅衛(wèi)平,王筱虹,劉暉.  環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備. 2006(11)
[8]低濃度甲烷流向變換催化燃燒取熱技術(shù)[J]. 王盈,朱吉?dú)J,李成岳.  北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2006(05)
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[10]基于流向變換技術(shù)處理工業(yè)有機(jī)廢氣的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 楊亮,宋執(zhí)環(huán),宋春躍.  化工進(jìn)展. 2006(02)

博士論文
[1]膜吸收凈化含苯廢氣及其傳質(zhì)性能的研究[D]. 李睿.南京理工大學(xué) 2010
[2]滑動(dòng)弧放電等離子體處理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物基礎(chǔ)研究[D]. 薄拯.浙江大學(xué) 2008

碩士論文
[1]流向變換催化燃燒反應(yīng)系統(tǒng)特性與數(shù)值模擬[D]. 夏積恩.浙江大學(xué) 2008
[2]吸收法治理合成革有機(jī)廢氣問(wèn)題研究[D]. 劉暢.浙江大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2896292