本文關(guān)鍵詞：含氧煤層氣VPSA脫氧及CMS制備研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文主要包括兩方面內(nèi)容,一是采用真空變壓吸附(VPSA)的方法安全有效的脫除含氧煤層氣中的氧氣；二是初步研究適用于含氧煤層氣脫氧的炭分子篩(CMS)的制備方法。 本文對五種商業(yè)炭分子篩進(jìn)行XRD表征和元素分析,以確定它們的微觀晶型和元素組成,排除微觀結(jié)構(gòu)差異性對CMS脫氧性能的影響。為了確定何種tCMS更適合用于變壓吸附法煤層氣脫氧,通過對CMS的O2/N2/CH_4動(dòng)力學(xué)選擇性系數(shù)的測定和以這幾種CMS為吸附劑進(jìn)行空分研究,分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)CMS-5為最佳吸附劑,其對02/N2和O_2/CH_4的選擇性系數(shù)分別為3.15和無窮大。以CMS-5為吸附劑,在一種新型的兩塔真空變壓吸附裝置上進(jìn)行氧氣濃度為12%左右的模擬煤層氣脫氧的研究。實(shí)驗(yàn)考查了真空變壓吸附流程下吸附時(shí)間、置換時(shí)間、置換壓力、入口流量和均壓時(shí)間對脫氧效果的影響。結(jié)果表明在操作條件為吸附時(shí)間80s,置換時(shí)間40s,置換壓力0.33MPa,入口流量850mL/min,均壓時(shí)間3s時(shí),經(jīng)脫氧后的產(chǎn)氣中的氧濃度為0.3%,甲烷濃度達(dá)到52.3%,相比原料氣提高了10.2%。廢氣中甲烷濃度為2.7%,甲烷回收率達(dá)到95.5%,廢氣和產(chǎn)氣中甲烷濃度都在爆炸極限之外。 為了制備出適用于含氧煤層氣脫氧的兩塔VPSA流程中的吸附劑,本文選用苯作為沉積劑,采用化學(xué)氣相碳沉積(CVD)的方法對實(shí)驗(yàn)室制備的活性炭前驅(qū)體進(jìn)行調(diào)孔制備CMS做了初步研究。采用兩種方法進(jìn)行氣相碳沉積制備CMS：通過一步碳沉積法制備具有一定空分性能的CMS,考察了沉積時(shí)間、苯流速、沉積溫度對沉積效果的影響,確定最佳操作條件分別為沉積時(shí)間30min、苯流速1.5mL/min,沉積溫度850℃,此時(shí)CMS變壓吸附空分產(chǎn)氣中氮?dú)鉂舛葹?6%；進(jìn)而提出了加入緩釋劑和苯同時(shí)進(jìn)行沉積,考察了緩釋劑流量和沉積時(shí)間對沉積效果的影響,在緩釋劑流速為19.72mL/h,沉積時(shí)間32min時(shí),CMS空分過程產(chǎn)氣中氮?dú)鉂舛葹?7%。雖然制備出CMS的空分效果不太理想,但是通過碳沉積制備的CMS的空分性能呈現(xiàn)出先提高后降低的較為明顯的變化規(guī)律,為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)制備用于煤層氣脫氧的炭分子篩提供一個(gè)依據(jù)和鋪墊。
【關(guān)鍵詞】：煤層氣 真空變壓吸附 脫氧 炭分子篩 氣相碳沉積
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TQ546.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-24
• 1.1 煤層氣的發(fā)展10-12
• 1.1.1 煤層氣簡介10-11
• 1.1.2 煤層氣開發(fā)及利用11-12
• 1.2 含氧煤層氣的脫氧方法12-17
• 1.2.1 變壓吸附法12-14
• 1.2.2 膜分離法14-15
• 1.2.3 低溫液化分離法15-16
• 1.2.4 燃燒法16-17
• 1.3 變壓吸附法氣體分離17-19
• 1.3.1 變壓吸附氣體分離原理17-19
• 1.3.2 變壓吸附工藝流程19
• 1.4 炭分子篩制備19-22
• 1.4.1 炭分子篩基本特征19-20
• 1.4.2 炭分子篩制備方法20-22
• 1.5 本文研究工作22-24
• 2 實(shí)驗(yàn)部分24-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料的選擇24-28
• 2.1.1 商業(yè)炭分子篩的選擇24-25
• 2.1.2 一步碳沉積前驅(qū)體的選擇25-26
• 2.1.3 加入緩釋劑沉積碳質(zhì)前驅(qū)體的選擇26-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器28-29
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)氣體28
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器28-29
• 2.2.3 化學(xué)試劑29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)裝置29-30
• 2.3.1 兩塔真空變壓吸附裝置29-30
• 2.3.2 轉(zhuǎn)爐30
• 2.4 真空變壓吸附實(shí)驗(yàn)30-33
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)流程30-31
• 2.4.2 數(shù)據(jù)處理31-32
• 2.4.3 商業(yè)炭分子篩的表征32-33
• 2.5 氣相碳沉積33-35
• 3 CMS真空變壓吸附脫氧35-48
• 3.1 CMS的XRD表征35-36
• 3.2 CMS的動(dòng)力學(xué)性能研究36-40
• 3.3 CMS空分性能比較40-41
• 3.4 CMS-5的真空變壓吸附脫氧研究41-46
• 3.4.1 吸附時(shí)間的影響41-42
• 3.4.2 置換時(shí)間的影響42-43
• 3.4.3 置換壓力的影響43-44
• 3.4.4 入口流量的影響44-45
• 3.4.5 均壓時(shí)間的影響45-46
• 3.5 小結(jié)46-48
• 4 氣相碳沉積法制備CMS48-57
• 4.1 一步沉積法制備CMS48-53
• 4.1.1 苯流速的影響48-50
• 4.1.2 沉積溫度的影響50-51
• 4.1.3 沉積時(shí)間的影響51-53
• 4.2 加入緩釋劑進(jìn)行碳沉積制備CMS53-55
• 4.2.1 緩釋劑流速影響54-55
• 4.2.2 沉積時(shí)間的影響55
• 4.3 小結(jié)55-57
• 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況64-65
• 致謝65-66

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐紹平,王濤,江山,郭樹才;杏核殼制炭分子篩研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);1999年01期

2 夏代寬,王建華,鐘婭玲,劉期崇,馮孝庭,龔肇元,古共偉,陳健;CMC的模擬及其與PSA集成富氧過程[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào);1998年01期

3 劉京林,孫黨莉;甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化制氫和二氧化碳技術(shù)[J];化肥設(shè)計(jì);2005年01期

4 姚偉靜;辜敏;鮮學(xué)福;林文勝;;變壓吸附氣體分離用煤基炭分子篩的制備研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2009年04期

5 鄭志;;含氧煤層氣膜法分離提純的理論研究[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2010年06期

6 鄭志;徐曉瑞;張鵬宇;王樹立;;混空煤層氣脫氧技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J];能源技術(shù)與管理;2009年03期

7 張?bào)@濤,陳健,王寶林,李思慧;變壓吸附法處理硝酸尾氣的研究[J];化肥工業(yè);1997年04期

8 趙桂春;劉樹茂;;變壓吸附在氣體分離單元的應(yīng)用[J];煤化工;2006年04期

9 楊雄;劉應(yīng)書;李永玲;張傳釗;孟宇;楊海軍;;變壓吸附法富集低體積分?jǐn)?shù)含氧煤層氣的研究[J];煤炭學(xué)報(bào);2011年01期

10 楊座國;樂清華;徐菊美;朱家文;徐心茹;唐小琪;楊金根;李偉;;變壓吸附的實(shí)質(zhì)[J];化工高等教育;2012年04期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫東玲;煤礦區(qū)的井下煤層氣超前開發(fā)技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2005年

  本文關(guān)鍵詞：含氧煤層氣VPSA脫氧及CMS制備研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：312201