本文關(guān)鍵詞：氨堿法制堿中膜吸收氨回用過(guò)程研究

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【摘要】：近年來(lái)我國(guó)制堿行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩,供求矛盾日益加劇。進(jìn)行技術(shù)革新,降低生產(chǎn)成本,正在成為企業(yè)努力的方向。氨堿法制堿中,為回收氨,氨冷卻塔產(chǎn)生的冷凝氨液需經(jīng)二次蒸氨工序,因此過(guò)程能耗高；循環(huán)回用氨含水率高,會(huì)降低氨化工序中精鹽水的濃度,最終限制了鈉利用率的提高。因此,如何降低蒸氨過(guò)程能耗及回用氨的含水率,從而降低生產(chǎn)成本,正在成為當(dāng)前企業(yè)的重大技術(shù)需求。本文針對(duì)氨冷卻塔所產(chǎn)生的冷凝氨液,采用疏水性較強(qiáng)的PVDF中空纖維膜,以精鹽水為吸收液,研究基于逆向直接接觸膜蒸餾原理的膜吸收氨回用過(guò)程(R-DCMD-MAAR)。將模擬冷凝氨液中的氨轉(zhuǎn)移到精鹽水中而被吸收,同時(shí)抑制與氨傳質(zhì)同向的水傳質(zhì)過(guò)程,從而降低回用氨的含水率,節(jié)省水的汽化相變熱,從而降低過(guò)程能耗并大幅提高氨化工序中精鹽水的濃度。該過(guò)程有效結(jié)合了精鹽水氨化工序,避免了常規(guī)膜吸收之后吸收液需要進(jìn)行膜解吸的復(fù)雜性。為節(jié)省精鹽水的使用量,實(shí)驗(yàn)研究了吸收氨后的吸收液(氨鹽水)在海藻式膜曝氣組件中的膜曝氣過(guò)程,以確定其中的曝氣量及純水補(bǔ)充量,使精鹽水得到循環(huán)回用。在此基礎(chǔ)上,研究了膜吸收組件結(jié)構(gòu)參數(shù)(膜絲內(nèi)徑ri、裝填密度δ)、膜吸收運(yùn)行工藝參數(shù)(原料液溫度T、吸收液與原料液進(jìn)入膜組件時(shí)的溫度差△T、原料液濃度CA及原料液流速vA)對(duì)R-DCMD.MAAR性能(氨通量JA、水通量JW、分離因子a、回用氨中含水率Rw)的影響,建立了描述過(guò)程氨傳質(zhì)系數(shù)kA的半理論半經(jīng)驗(yàn)公式,確立了過(guò)程優(yōu)化參數(shù)。運(yùn)行工藝的正交實(shí)驗(yàn)研究表明,在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),各因素對(duì)JA的影響大小順序?yàn)椋篊ATΔTvA；各因素對(duì)JW的影響大小順序?yàn)椋篢ΔTCAvA；各因素對(duì)α的影響大小順序?yàn)椋篊AΔTTvA。kA的半理論半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值接近,相對(duì)偏差在±8.00%以?xún)?nèi)。經(jīng)R-DCMD-MAAR過(guò)程性能優(yōu)化,當(dāng)T為40℃,△T為15℃,CA為5.5 wt%,vA為0.15 m/s時(shí),JA高達(dá)0.86 kg/(m2·h),而JW為-0.11 kg/(m2.h),水與氨傳質(zhì)反向,回用氨中含水率Rw為0。R-DCMD-MAAR過(guò)程,在不顯著降低氨吸收效率的情況下,回用氨的含水率及過(guò)程能耗均較低,因此該工藝具有可行性,可為氨堿法制堿行業(yè)的技術(shù)改進(jìn)提供理論支持和技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：膜吸收 直接接觸膜蒸餾 氨回用 含水率 氨堿法制堿
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X781.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 文獻(xiàn)綜述9-25
• 1.1 氨堿法制堿概述9-13
• 1.1.1 氨堿法技術(shù)介紹9-11
• 1.1.2 制堿企業(yè)傳統(tǒng)氨回用過(guò)程11-13
• 1.2 直接接觸膜蒸餾與滲透蒸餾概述13-16
• 1.2.1 直接接觸膜蒸餾概念及原理14
• 1.2.2 滲透蒸餾概念及原理14-15
• 1.2.3 直接接觸膜蒸餾與滲透蒸餾的溫度極化現(xiàn)象15-16
• 1.2.4 直接接觸膜蒸餾與滲透蒸餾的濃度極化現(xiàn)象16
• 1.3 膜吸收技術(shù)概述16-22
• 1.3.1 膜吸收原理16-17
• 1.3.2 膜吸收特點(diǎn)與分類(lèi)17-19
• 1.3.3 膜吸收用膜材料與吸收劑19-21
• 1.3.4 膜吸收技術(shù)的應(yīng)用研究21-22
• 1.4 本論文工作的提出22-25
• 第二章 理論部分25-35
• 2.1 直接接觸膜蒸餾過(guò)程傳熱傳質(zhì)機(jī)理25-29
• 2.1.1 傳熱機(jī)理25-27
• 2.1.2 傳質(zhì)機(jī)理27-29
• 2.2 膜吸收過(guò)程傳質(zhì)機(jī)理29-32
• 2.2.1 跨膜傳質(zhì)機(jī)理30-31
• 2.2.2 氣相傳質(zhì)機(jī)理31-32
• 2.2.3 液相傳質(zhì)機(jī)理32
• 2.3 本章小結(jié)32-35
• 第三章 膜吸收氨回用過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)構(gòu)建35-45
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)用材料35-36
• 3.2.1 PVDF中空纖維疏水膜35-36
• 3.2.2 膜組件36
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)藥品及試劑36
• 3.3 實(shí)驗(yàn)裝置及運(yùn)行36-39
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)流程圖37
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)原理與方法37-38
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)步驟38-39
• 3.4 校準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制及氨氮濃度測(cè)定39-41
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)用試劑配制39
• 3.4.2 校準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制39-40
• 3.4.3 樣品中氨氮濃度測(cè)定40-41
• 3.5 數(shù)據(jù)處理41-43
• 3.6 吸收液膜曝氣脫氨過(guò)程曝氣量、純水補(bǔ)充量的確定43-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 第四章 膜吸收氨回用過(guò)程研究45-69
• 4.1 膜吸收氨回用過(guò)程理論研究45-48
• 4.1.1 等溫膜吸收氨回用過(guò)程理論研究45-47
• 4.1.2 有溫差存在的膜吸收氨回用過(guò)程理論研究47-48
• 4.2 膜組件結(jié)構(gòu)對(duì)膜吸收氨回用過(guò)程性能的影響48-50
• 4.2.1 膜吸收組件膜絲內(nèi)徑對(duì)膜吸收氨回用過(guò)程性能的影響48-49
• 4.2.2 膜吸收組件裝填密度對(duì)膜吸收氨回用過(guò)程性能的影響49-50
• 4.3 運(yùn)行工藝正交實(shí)驗(yàn)研究50-54
• 4.3.1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)51
• 4.3.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析51-54
• 4.4 運(yùn)行工藝單因素實(shí)驗(yàn)研究54-61
• 4.4.1 原料液溫度對(duì)膜吸收氨回用過(guò)程性能的影響54-55
• 4.4.2 吸收液與原料液入口溫差對(duì)膜吸收氨回用過(guò)程性能的影響55-57
• 4.4.3 原料液濃度對(duì)膜吸收氨回用過(guò)程性能的影響57-59
• 4.4.4 原料液流速對(duì)膜吸收氨回用過(guò)程性能的影響59-61
• 4.5 氨傳質(zhì)系數(shù)k_A半理論半經(jīng)驗(yàn)公式的建立與驗(yàn)證61-64
• 4.6 膜吸收氨回用過(guò)程性能優(yōu)化64-66
• 4.7 本章小結(jié)66-69
• 第五章 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明77-79
• 致謝79

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本文編號(hào)：859968