低溫變壓吸附分離CH4-CO2實驗研究.pdf

1、專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文低溫變壓吸附分離CH4／C02實驗研究ExperimentalStudyofLow—temperaturePressureSwingAdsorptionSeparationonCH4]C02Mixture學(xué)號：31407065完成日期：201606大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要隨著能源結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，天然氣因其高效、清潔、安全、污染少等優(yōu)勢在整

2、個能源結(jié)構(gòu)中的比重逐漸增大。天然氣代替其它燃料，可以降低C02、H2S、NO。的排放，這對改善大氣環(huán)境、減輕溫室效應(yīng)有著十分重要的作用。特別是近些年，發(fā)現(xiàn)了許多富含C02的氣田，開采的天然氣面臨氣體品質(zhì)和尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的雙要求，因此需要將其脫除。吸附法以其設(shè)備簡單、適用領(lǐng)域廣、耗能小和容易實現(xiàn)自動化等優(yōu)勢被普遍的關(guān)注。本文采用5A、13X和13XAPG三種沸石材料作為吸附劑，吸附分離天然氣中的C02。通過單組份和雙組份實驗以及理論模型擬合

3、，探討所用吸附劑在低溫下分離CH4／C02混合氣體的性能。采用靜態(tài)容積法測量了C02和CH4在5A、13X和13XAPG沸石分子篩上的單組份吸附平衡等溫線，研究了吸附溫度和壓力對吸附量的影響。研究結(jié)果表明，C02和CH4的吸附量隨吸附溫度的降低和壓力的增大而增加，吸附劑對C02的吸附量比CH4大，在30℃時C02在所用吸附劑上的飽和吸附量最高，分別為494mmol／g、652mmol／g和635mmol／g。利用Langmuir模型、S

4、ips模型、Toth模型和DSL模型對實驗測量的吸附平衡數(shù)據(jù)進行擬合，均取得了較好的擬合結(jié)果，并利用非線性擬合得到了模型的參數(shù)；其中，Toth模型對實驗結(jié)果的擬合程度最好，兩種氣體的R2均很接近于1；利用測量數(shù)據(jù)計算了C02與CH4在所用吸附劑上的等量吸附熱，發(fā)現(xiàn)吸附過程主要發(fā)生物理吸附，吸附劑表面是非均一的。采用單柱穿透曲線測量了5A和13X沸石分子篩對CH4／C02混合氣體的分離能力。實驗研究了混氣流量、吸附壓力、吸附溫度和填料高度

5、對穿透曲線和分離能力的影響。實驗結(jié)果表明，增大氣體流量和吸附壓力會降低分離效果，而降低吸附溫度、增加填料高度有利于CH4／C02分離。利用單組份吸附模型擬合較好的模型，建立雙組份模型，對CH4／C02混合氣體在5A和13X沸石分子篩上的吸附平衡進行模擬。通過測量結(jié)果與雙組份模型的預(yù)測數(shù)值比較發(fā)現(xiàn)，LRC模型有較好的預(yù)測能力。對吸附劑的再生性能實行了實驗研究?？疾炝?3X沸石分子篩在不同加熱再生溫度和真空再生后的再生性能，發(fā)現(xiàn)加熱再生后的