本文關(guān)鍵詞：化學鏈燃燒法煤層氣脫氧的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤層氣中由于混入空氣,甲烷含量約為20%-75%,氧氣含量約為5%～15%,。在開發(fā)和加工過程中,具有爆炸危險等問題存在,通常都將其抽放排空。這不僅浪費資源,而且會引起大氣污染,同體積CH4氣體引起的溫室效應是C02的21倍。煤層氣脫氧是利用含氧煤層氣的關(guān)鍵步驟,本研究采用化學鏈燃燒法進行煤層氣脫氧。從常用的四種載氧體中,篩選出Cu基載氧體,為了提高其抗燒結(jié)能力,采用共沉淀法,將活性組分CuO負載在Al203之上。利用熱重分析法,研究了制備工藝對載氧體性能的影響,篩選出最適宜的制備工藝條件為：CuO含量：80%,pH：8.0,煅燒溫度：600℃,煅燒時間：2小時,并通過XRD、BET、SEM等分析技術(shù)手段對載氧體進行了表征。表征結(jié)果顯示：共沉淀法制備的載氧體中Cu主要以CuO形式存在,載氧體比表面積為39.6928 m2·g-1,經(jīng)過20次循環(huán),SEM圖中未發(fā)現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象。在熱重分析儀(TGA)中,分別考察了CH4濃度和還原溫度對CH4-CuO反應動力學的影響以及02濃度和氧化溫度對02-Cu反應動力學的影響,分別建立了氧化還原動力學方程。載氧體還原動力學：(-RA)=1.53×107exp(-Ea/RT)CCH40.8439載氧體氧化動力學：(一RA)=e6.337CO20.4031在管式爐中分別研究了進口氣體流量、氣相O2或CH4濃度、反應溫度等因素對煤層氣脫氧效果,以及載氧體還原再生的影響。結(jié)果表明：在氧化反應中,進口氣體流量、進口氣體含氧量都會影響氣體的脫氧效果和載氧體的氧化轉(zhuǎn)化率。溫度對反應影響較小,但氧化溫度控制在250℃,可以有效的防止氧化過程中CuO被還原。當進口氣體流量為274.8ml/min、進口O2體積濃度為10%、反應溫度為250℃,可以將氣體中氧氣從10%脫除到2%以下,單位質(zhì)量載氧體的氣體處理能力為：1.1L/g載氧體。在還原反應中,進口氣體流量、氣體中CH4濃度和反應溫度都會影響CuO的還原轉(zhuǎn)化率。在進口流量為91.6ml/min的條件下,比較了不同進口CH4體積濃度,達到90%CuO還原轉(zhuǎn)化率,還原單位質(zhì)量載氧體所需的還原性氣體量和時間。結(jié)果表明,還原性氣體中CH4濃度越高,載氧體還原越快,氣體需求量越小。當CH4體積濃度為50%時,還原單位質(zhì)量載氧體所需的氣體量為0.15L/g載氧體,還原時間僅需5min左右,且出口氣體中甲烷濃度沒有明顯的拖尾現(xiàn)象,可直接循環(huán)利用。
【關(guān)鍵詞】：煤層氣 化學鏈燃燒法 載氧體 反應速率 動力學
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ038
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 研究背景9
• 1.2 煤層氣簡介9-10
• 1.2.1 煤層氣的形成及分布9-10
• 1.2.2 煤層氣的開采10
• 1.3 煤層氣利用10-12
• 1.3.1 煤層氣發(fā)電10-11
• 1.3.2 煤層氣分離提純甲烷11
• 1.3.3 煤層氣催化轉(zhuǎn)化制合成氣11
• 1.3.4 煤層氣催化燃燒11-12
• 1.4 含氧煤層氣的脫氧方法12-15
• 1.4.1 變壓吸附法12-13
• 1.4.2 膜分離法13
• 1.4.3 低溫液化分離法13
• 1.4.4 催化脫氧法13-14
• 1.4.5 化學吸附14-15
• 1.5 化學鏈燃燒法15-16
• 1.6 氧載體16-18
• 1.6.1 鎳基載氧體16
• 1.6.2 鐵基載氧體16-17
• 1.6.3 鈣基載氧體17
• 1.6.4 銅基載氧體17-18
• 1.7 本課題的研究目的和內(nèi)容18-19
• 第2章 載氧體的篩選與表征19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 實驗部分19-21
• 2.2.1 實驗試劑與儀器19
• 2.2.2 實驗步驟19-20
• 2.2.3 分析方法20-21
• 2.3 結(jié)果與討論21-27
• 2.3.1 載氧體的篩選21-22
• 2.3.2 載氧體制備工藝條件的影響22-27
• 2.4 載氧體表征27-29
• 2.4.1 XRD分析結(jié)果27-28
• 2.4.2 BET分析結(jié)果28
• 2.4.3 循環(huán)穩(wěn)定性28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第3章 CuO基載氧體還原反應動力學模型31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 實驗部分31-32
• 3.3 結(jié)果討論32-38
• 3.4 CuO-CH_4動為學模型的建立38-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第4章 CuO基載氧體氧化反應動力學模型45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 實驗部分45
• 4.3 結(jié)果與討論45-50
• 4.4 Cu-O_2反應動力學模型建立50-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 化學鏈燃燒法煤層氣脫氧過程的研究55-66
• 5.1 引言55
• 5.2 實驗部分55-56
• 5.3 結(jié)果與討論56-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第6章 結(jié)論66-67
• 參考文獻67-72
• 致謝72-73
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文73

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本文編號：361392