發(fā)布時間：2017-07-06 08:14

  本文關鍵詞：綠色制冷劑R290在結(jié)構(gòu)化固定床上的分離提純工藝研究

  更多相關文章： LPG 制冷劑R290 微纖包覆活性炭材料 結(jié)構(gòu)化固定床 吸附透過曲線

【摘要】：自20世紀90年代以來,環(huán)境問題日益突出,特別是臭氧層破壞和全球氣候變化,保護臭氧層和減緩溫室效應是當前環(huán)境保護的主要任務之一。目前,制冷空調(diào)熱泵行業(yè)廣泛采用含鹵化合物作為制冷劑,不僅對臭氧層有破壞作用,而且加劇溫室效應,這使得制冷行業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。近年來,尋求含鹵制冷劑的理想替代品已成為研究熱點之一。碳氫化合物作為天然冷媒已受到廣泛關注,其中制冷劑R290(高純丙烷,純度99.5%以上),對環(huán)境友好無公害,而且制冷能效高,是理想的新型綠色制冷劑。以相對廉價的液化石油氣(liquefied petroleum gas,LPG)為原料,高效地分離提純出高純度的丙烷以制備綠色制冷劑R290是一項既具有理論意義又有潛在經(jīng)濟效益的前沿性課題。固定床吸附以其操作靈活、氣體處理量大等優(yōu)點而廣泛應用于輕烴分離,但是也存在諸如床層壓降大,傳質(zhì)效率低等不足。因此,開發(fā)新型高效低阻的吸附材料并設計基于此材料的結(jié)構(gòu)化固定床吸附器,用以強化傳質(zhì)速率和降低床層壓降,是一項應用具有工業(yè)應用價值的研究課題。本文制備了微纖包覆活性炭材料,研究了LPG中各烴類組分和空氣中低濃度甲烷在傳統(tǒng)顆粒固定床以及基于微纖包覆活性炭的結(jié)構(gòu)化固定床上的吸附行為,探究了綠色制冷劑R290在結(jié)構(gòu)化固定床上的分離提純工藝技術。首先,研究了LPG中甲烷、乙烷、丙烷、異丁烷和正丁烷在顆粒分子篩4A、5A、13X和NaY以及活性炭填裝的固定床上的吸附透過曲線,探討了LPG中丙烷、異丁烷和正丁烷在活性炭顆粒固定床上的吸附動力學,運用Yoon-Nelson模型、無效層厚度(Length of unused bed,LUB)方程對吸附透過曲線進行分析。結(jié)果表明,LPG中的甲烷和乙烷在上述5種顆粒固定床吸附器內(nèi)未能被有效地分離與脫除;除5A分子篩之外的吸附劑都能把LPG中的異丁烷和正丁烷分離出來,其中裝填了顆�；钚蕴康墓潭ù矊φ⊥楹彤惗⊥榈奈饺萘孔畲�,無效床層長度最小;Yoon-Nelson模型擬合結(jié)果的相關系數(shù)高于0.98,與實驗數(shù)據(jù)相當吻合。其次,以不銹鋼纖維、針葉木纖維和顆�；钚蕴�(150-200μm)為原料,采用濕法造紙工藝和高溫燒結(jié)技術制備了微纖包覆活性炭材料,表征了此包覆材料的包覆率、微觀結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu);通過在顆�；钚蕴抗潭ù驳某隹诙搜b填一定比例的微纖包覆活性炭材料設計了結(jié)構(gòu)化固定床,研究了LPG中丙烷、異丁烷和正丁烷在結(jié)構(gòu)化固定床上的吸附動力學;運用Yoon-Nelson模型和LUB方程對吸附透過曲線進行分析。結(jié)果表明,燒結(jié)鎖定的金屬纖維形成具有大空隙率的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),燒結(jié)前后的顆�；钚蕴靠捉Y(jié)構(gòu)參數(shù)變化不大;相比于在顆�；钚蕴抗潭ù采系奈酵高^曲線,在相同的條件下LPG中丙烷、異丁烷和正丁烷在結(jié)構(gòu)化固定床的吸附透過曲線的斜率變大,且微纖包覆活性炭的裝填比例越大,透過曲線的斜率越大;同一吸附質(zhì)在不同床層高度的結(jié)構(gòu)化固定床上吸附透過曲線呈現(xiàn)相似的“S”曲線;提高原料氣流速亦能增大LPG中丙烷、異丁烷和正丁烷在結(jié)構(gòu)化固定床上的吸附透過曲線的斜率;Yoon-Nelson模型能用來預測LPG中丙烷、異丁烷和正丁烷在結(jié)構(gòu)化固定床的吸附速率常數(shù)KYN和50%透過時間t0.5。最后,以空氣中104 ppm甲烷為研究對象,研究了其在活性炭顆粒固定床以及結(jié)構(gòu)化固定床上的吸附動力學;運用Yoon-Nelson模型和LUB方程對吸附透過曲線進行分析。研究結(jié)果表明,床層長度和原料氣流速對空氣中低濃度甲烷的吸附透過曲線的影響與對LPG中各烴類組分的影響規(guī)律一致;結(jié)構(gòu)化固定床具有強化傳質(zhì)速率的特征,裝填了微纖包覆活性炭材料的結(jié)構(gòu)化固定床的床層利用率相對于傳統(tǒng)活性炭顆粒固定床的提高了19%-32%;Yoon-Nelson模型亦能用來預測空氣中低濃度甲烷在固定床的吸附速率常數(shù)KYN和50%透過時間t0.5。
【關鍵詞】：LPG 制冷劑R290 微纖包覆活性炭材料 結(jié)構(gòu)化固定床 吸附透過曲線
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB64;TQ028
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-36
• 1.1 引言13-14
• 1.2 制冷劑與環(huán)境保護14-16
• 1.2.1 制冷劑的發(fā)展歷程14-16
• 1.2.2 碳氫制冷劑16
• 1.3 LPG來源及其分離提純技術16-23
• 1.3.1 LPG的來源17-18
• 1.3.2 LPG分離提純技術現(xiàn)狀18-23
• 1.4 吸附工藝與技術23-30
• 1.4.1 吸附劑23-27
• 1.4.2 吸附裝置27-29
• 1.4.3 吸附工藝29-30
• 1.5 固定床吸附動力學30-33
• 1.5.1 吸附動力學與吸附透過曲線30-32
• 1.5.2 吸附動力學32
• 1.5.3 吸附動力學模型32-33
• 1.6 本論文的研究意義、研究內(nèi)容與創(chuàng)新點33-36
• 1.6.1 研究意義33-34
• 1.6.2 研究內(nèi)容34-35
• 1.6.3 創(chuàng)新點35-36
• 第二章 實驗部分36-40
• 2.1 實驗原料、儀器及流程圖36-38
• 2.1.1 實驗原料36-37
• 2.1.2 實驗儀器37
• 2.1.3 實驗流程圖37-38
• 2.2 微纖包覆活性炭材料的制備38-39
• 2.3 微纖包覆活性炭材料的表征39-40
• 第三章 LPG中烴類組分在固定床上的吸附動力學40-53
• 3.1 引言40-41
• 3.2 分子篩和活性炭的孔結(jié)構(gòu)表征41-43
• 3.3 LPG中烴類組分在不同顆粒固定床上的吸附透過曲線43-48
• 3.4 LPG中丙烷、異丁烷和正丁烷在活性炭顆粒固定床上的吸附動力學48-52
• 3.4.1 不同床層長度48
• 3.4.2 不同原料氣流速48-50
• 3.4.3 YOON-NELSON模型擬合50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 LPG中丙烷、異丁烷和正丁烷在結(jié)構(gòu)化固定床上的吸附動力學53-70
• 4.1 引言53-54
• 4.2 微纖包覆活性炭材料的制備與表征54-58
• 4.2.1 微纖包覆活性炭材料的制備54
• 4.2.2 微纖包覆活性炭材料的表征54-58
• 4.3 丙烷、異丁烷和正丁烷在結(jié)構(gòu)化固定床上的吸附動力學58-61
• 4.3.1 不同床層結(jié)構(gòu)58-59
• 4.3.2 不同床層高度59-60
• 4.3.3 不同原料氣流速60-61
• 4.4 結(jié)構(gòu)化固定床動態(tài)吸附模型擬合61-68
• 4.4.1 YOON-NELSON模型62-66
• 4.4.2 無效床層厚度66-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 第五章 空氣中微量甲烷的吸附脫除70-81
• 5.1 引言70-71
• 5.2 空氣中低濃度甲烷在固定床上的吸附動力學71-72
• 5.2.1 不同床層長度71-72
• 5.2.2 不同原料氣流速72
• 5.3 空氣中低濃度甲烷在結(jié)構(gòu)化固定床上的吸附動力學72-76
• 5.3.1 不同床層結(jié)構(gòu)73-74
• 5.3.2 不同床層長度74-75
• 5.3.3 不同原料氣流速75-76
• 5.4 結(jié)構(gòu)化固定床動態(tài)吸附模擬76-79
• 5.4.1 YOON-NELSON模型76-78
• 5.4.2 無效床層厚度78-79
• 5.5 本章小結(jié)79-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-89
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果89-90
• 致謝90-91
• 答辯委員會對論文的評定意見91

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陳毓暑;楊瑞杰;劉強;楊忠學;孫蓉;;適用于R290聚醚酯型冷凍機油的合成及性能研究[J];集成技術;2014年04期

2 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 張守信;張明杰;付裕;;R290作為家用空調(diào)制冷劑的研究[A];全國冷凍、冷藏行業(yè)制冷安全技術、節(jié)能、環(huán)保新技術發(fā)展研討會論文集[C];2009年

2 張守信;張明杰;付裕;;R290作為家用空調(diào)制冷劑的研究[A];第九屆海峽兩岸制冷空調(diào)技術交流會論文集[C];2009年

3 張守信;張明杰;付裕;;R290作為家用空調(diào)制冷劑的研究[A];中國制冷學會2009年學術年會論文集[C];2009年

4 何國庚;劉強;倪敏慧;劉付偉;;R290替代R22的空調(diào)用旋轉(zhuǎn)壓縮機優(yōu)化[A];中國制冷學會2009年學術年會論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 本報記者 邱江勇;空調(diào)新標為R290排雷[N];中國電子報;2013年

2 記者 楊康;全球首條R290空調(diào)生產(chǎn)線格力竣工[N];珠海特區(qū)報;2011年

3 本報記者 馬琳;R290：替代氟利昂的中國制造？[N];中國房地產(chǎn)報;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 劉鵬飛;綠色制冷劑R290在結(jié)構(gòu)化固定床上的分離提純工藝研究[D];華南理工大學;2016年

2 孫成龍;R290空氣源熱泵熱水器的仿真與實驗研究[D];南京理工大學;2016年

3 張瑋瑋;既有空調(diào)器碳氫工質(zhì)（R290）替代性能研究[D];南京理工大學;2015年

，

本文編號：525395