陶瓷中空纖維透氧膜組件的設(shè)計(jì)、制備及空分制氧行為CFD模型研究
發(fā)布時(shí)間：2021-06-13 19:28
鈣鈦礦陶瓷中空纖維透氧膜具有比表面積大、透氧通量和透氧選擇性高,且較容易組裝成器件等優(yōu)點(diǎn),受到人們的高度關(guān)注,但由于陶瓷中空纖維膜固有的脆性以及缺乏適用于鈣鈦礦膜材料的高溫密封材料,目前還很難制備出可實(shí)際應(yīng)用的大型鈣鈦礦中空纖維膜組件。本論文研究了鈣鈦礦陶瓷中空纖維透氧膜組件的設(shè)計(jì)、制備及空分制氧行為,重點(diǎn)研究了鈣鈦礦陶瓷中空纖維膜高溫密封材料及高溫密封工藝,通過(guò)建立中空纖維膜組件空分制氧CFD模型研究組件的空分制氧行為規(guī)律。采用相轉(zhuǎn)化燒結(jié)技術(shù)制備了BaCo0.85Bi0.05Zr0.1O3-δ（BCBZ）鈣鈦礦陶瓷中空纖維透氧膜,應(yīng)用陶瓷膠復(fù)配BCBZ陶瓷粉制備合適的高溫密封材料,結(jié)果表明,選用SX-8317AB陶瓷膠與BCBZ陶瓷粉按一定比例混合制成的密封劑可以對(duì)BCBZ陶瓷中空纖維膜進(jìn)行很好的密封,同時(shí),為防止密封劑與陶瓷膜的反應(yīng),在對(duì)陶瓷中空纖維膜密封表面涂覆銀漿保護(hù)層,這樣得到密封點(diǎn)可以耐受850°C高溫,因而可以用于制備陶瓷中空纖維透氧膜組件。設(shè)計(jì)了一種基于一端封閉陶瓷中空纖維膜組件,該...
【文章來(lái)源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市
【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
陶瓷中空纖維膜透氧機(jī)理（1）氧氣在膜表面Ⅰ上吸附；
天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-1陶瓷中空纖維膜透氧機(jī)理（1）氧氣在膜表面Ⅰ上吸附；（2）膜表面Ⅰ上吸附的氧分子與氧空位發(fā)生交換反應(yīng)；（3）氧離子（空位）在膜內(nèi)遷移；（4）膜表面Ⅱ上氧分子與氧空位發(fā)生交換反應(yīng)；（5）氧分子從膜表面擴(kuò)散至外部。1.1.3陶瓷中空纖維透氧膜空分制氧目前利用陶瓷中空纖維透氧膜制備純氧主要有兩種操作方式，一種是水蒸氣吹掃，一種是真空操作。相比于水蒸氣吹掃，真空操作在能耗上更低，且后續(xù)操作簡(jiǎn)便，是空分制氧的最佳選擇[14]。其原理如圖1-2所示，將中空纖維膜一端封死，另一端作為開(kāi)放端與氧氣收集側(cè)連通，高溫下在收集側(cè)施加真空來(lái)制備純氧。在膜組件的制備過(guò)程中，面臨的最主要問(wèn)題是封頭部位的密封和膜與容器之間的密封，密封問(wèn)題是膜組件的關(guān)鍵技術(shù)之一。圖1-2陶瓷中空纖維膜組件制氧原理
第二章陶瓷中空纖維透氧膜組件設(shè)計(jì)與高溫密封11中的工作溫度。在膜組件設(shè)計(jì)過(guò)程中，高溫密封是其關(guān)鍵一步，主要包括了封閉端的密封和開(kāi)放端與容器的密封，本章針對(duì)這些內(nèi)容，做出了具體的研究。圖2-1用于氧氣分離的ITM膜組件示意圖2.3實(shí)驗(yàn)部分2.3.1實(shí)驗(yàn)用品本實(shí)驗(yàn)用到的主要實(shí)驗(yàn)儀器見(jiàn)表2-1表2-1實(shí)驗(yàn)儀器儀器型號(hào)生產(chǎn)廠家電子分析天平AX4202ZH/E奧豪斯儀器（常州）有限公司行星式球磨機(jī)QM-3SP2南京南大儀器有限公司電熱鼓風(fēng)干燥箱101-1AB天津市泰斯特儀器有限公司電動(dòng)振篩機(jī)8411紹興市道墟越州土工儀器廠電動(dòng)攪拌器D2025W上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司真空泵2XZ-2浙江臺(tái)州求精真空泵有限公司高溫箱式爐SXW-6-16上海實(shí)研電爐有限公司開(kāi)啟式管式爐SK2-4-13K龍口市電爐制造廠中空纖維膜紡絲裝置自制本實(shí)驗(yàn)用到的主要實(shí)驗(yàn)試劑見(jiàn)表2-2表2-2實(shí)驗(yàn)藥品試劑名稱(chēng)規(guī)格生產(chǎn)廠家N-甲基-2-吡絡(luò)烷酮（NMP）分析純天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司聚砜（PSF）分析純吉林吉大高分子材料有限公司碳酸鋇[BaCO3]分析純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司O2N2(yO2)AirTin,xO2To
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Simulation of Catalytic Combustion of Methane in a Monolith Honeycomb Reactor[J]. 梅紅,李成岳,劉輝,季生福. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2006(01)
本文編號(hào)：3228179
【文章來(lái)源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市
【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
陶瓷中空纖維膜透氧機(jī)理（1）氧氣在膜表面Ⅰ上吸附；
天津工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-1陶瓷中空纖維膜透氧機(jī)理（1）氧氣在膜表面Ⅰ上吸附；（2）膜表面Ⅰ上吸附的氧分子與氧空位發(fā)生交換反應(yīng)；（3）氧離子（空位）在膜內(nèi)遷移；（4）膜表面Ⅱ上氧分子與氧空位發(fā)生交換反應(yīng)；（5）氧分子從膜表面擴(kuò)散至外部。1.1.3陶瓷中空纖維透氧膜空分制氧目前利用陶瓷中空纖維透氧膜制備純氧主要有兩種操作方式，一種是水蒸氣吹掃，一種是真空操作。相比于水蒸氣吹掃，真空操作在能耗上更低，且后續(xù)操作簡(jiǎn)便，是空分制氧的最佳選擇[14]。其原理如圖1-2所示，將中空纖維膜一端封死，另一端作為開(kāi)放端與氧氣收集側(cè)連通，高溫下在收集側(cè)施加真空來(lái)制備純氧。在膜組件的制備過(guò)程中，面臨的最主要問(wèn)題是封頭部位的密封和膜與容器之間的密封，密封問(wèn)題是膜組件的關(guān)鍵技術(shù)之一。圖1-2陶瓷中空纖維膜組件制氧原理
第二章陶瓷中空纖維透氧膜組件設(shè)計(jì)與高溫密封11中的工作溫度。在膜組件設(shè)計(jì)過(guò)程中，高溫密封是其關(guān)鍵一步，主要包括了封閉端的密封和開(kāi)放端與容器的密封，本章針對(duì)這些內(nèi)容，做出了具體的研究。圖2-1用于氧氣分離的ITM膜組件示意圖2.3實(shí)驗(yàn)部分2.3.1實(shí)驗(yàn)用品本實(shí)驗(yàn)用到的主要實(shí)驗(yàn)儀器見(jiàn)表2-1表2-1實(shí)驗(yàn)儀器儀器型號(hào)生產(chǎn)廠家電子分析天平AX4202ZH/E奧豪斯儀器（常州）有限公司行星式球磨機(jī)QM-3SP2南京南大儀器有限公司電熱鼓風(fēng)干燥箱101-1AB天津市泰斯特儀器有限公司電動(dòng)振篩機(jī)8411紹興市道墟越州土工儀器廠電動(dòng)攪拌器D2025W上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司真空泵2XZ-2浙江臺(tái)州求精真空泵有限公司高溫箱式爐SXW-6-16上海實(shí)研電爐有限公司開(kāi)啟式管式爐SK2-4-13K龍口市電爐制造廠中空纖維膜紡絲裝置自制本實(shí)驗(yàn)用到的主要實(shí)驗(yàn)試劑見(jiàn)表2-2表2-2實(shí)驗(yàn)藥品試劑名稱(chēng)規(guī)格生產(chǎn)廠家N-甲基-2-吡絡(luò)烷酮（NMP）分析純天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司聚砜（PSF）分析純吉林吉大高分子材料有限公司碳酸鋇[BaCO3]分析純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司O2N2(yO2)AirTin,xO2To
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Simulation of Catalytic Combustion of Methane in a Monolith Honeycomb Reactor[J]. 梅紅,李成岳,劉輝,季生福. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2006(01)
本文編號(hào)：3228179
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/huaxuehuagong/3228179.html
最近更新
教材專(zhuān)著
