本文關(guān)鍵詞：改性煤變壓吸附濃縮煤層氣中甲烷的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文采用ASAP2010 比表面積、孔徑測(cè)試儀測(cè)定了松藻無(wú)煙煤和中梁山焦煤孔隙結(jié)構(gòu)特征與煤樣粒度的關(guān)系;采用酸堿化學(xué)改性和有機(jī)親烴物理改性分別對(duì)中梁山煤樣和松藻煤樣分別進(jìn)行了改性,并對(duì)改性前后的煤樣進(jìn)行了表面吸附性能表征;采用實(shí)驗(yàn)室研制的雙柱自控變壓吸附實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分別以中梁山改性前后煤樣、松藻改性煤和活性炭為吸附劑進(jìn)行了變壓吸附濃縮低濃度煤層氣中甲烷的實(shí)驗(yàn);根據(jù)表征數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)室條件建立了以BET 方程為等溫吸附模型的等溫非線性柱動(dòng)力學(xué)穿透曲線模型,采用目前流行的數(shù)學(xué)軟件MATLAB7.0 通過(guò)有限差分法對(duì)其進(jìn)行了求解。 煤孔隙結(jié)構(gòu)等表面參數(shù)與粒徑的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn),兩種煤樣的孔隙體積、極限容積及BET 表面積都隨著粒徑的減小而遞增;其比表面積分布及孔隙體積分布也隨著粒徑的改變發(fā)生了不同程度的改變。通過(guò)求取各個(gè)粒徑煤樣的分形維數(shù),得到了粒徑與分形維數(shù)的關(guān)系,結(jié)果表明煤樣分形維數(shù)與其粒徑的關(guān)系不大。 采用十二烷基硫酸鈉、鹽酸和氫氧化鈉分別對(duì)粒徑大于40 目的松藻煤樣和中梁山煤樣進(jìn)行了有機(jī)親烴改性和酸堿改性。中梁山煤樣采用酸堿化學(xué)改性后,使得其平均孔徑變大,除去了酸溶物和堿溶物,增加了對(duì)甲烷和氮?dú)獾奈侥芰?尤其是對(duì)甲烷的吸附量的顯著增加。松藻煤樣通過(guò)十二烷基硫酸鈉親烴改性后,增加了煤樣表面的非極性,減少了其表面的酸性官能團(tuán),使其大孔的分布比例減小,但是極限孔容增加,也不同程度的增加了對(duì)甲烷及氮?dú)獾奈侥芰Α?采用ASAP2010 比表面積、孔徑測(cè)試儀測(cè)定了甲烷在低溫下的吸附等溫曲線。煤樣在改性以后,特別是經(jīng)酸堿改性后的煤樣,對(duì)甲烷的吸附量增加非常顯著,這主要是因?yàn)樗釅A化學(xué)改性使其孔隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)數(shù)量發(fā)生了變化,而這種變化是有利于甲烷吸附的。 使用中梁山改性前后煤樣、松藻改性煤和活性炭為吸附劑通過(guò)變壓吸附濃縮分離方法對(duì)模擬煤層氣進(jìn)行了分離。結(jié)果表明:對(duì)于低濃度的煤層氣而言,通過(guò)酸堿改性后的中梁山煤樣經(jīng)一次循環(huán)后可使混合氣中甲烷的濃度從21.60%到53.04%;而通過(guò)十二烷基硫酸鈉親烴改性后的松藻煤樣也能使混合氣中甲烷的濃度從19.96%提高到37.32%;采用活性炭進(jìn)行變壓吸附,使得模擬煤層氣中甲烷的濃度從30.75%增加到了59.52%。中梁山改性煤樣和活性炭的凈化率分別為145.56%和93.56%。這說(shuō)明中梁山酸堿改性煤樣在提純低濃度煤層氣實(shí)驗(yàn)中優(yōu)于活性炭。 通過(guò)進(jìn)行對(duì)中梁山改性煤樣在不同流速下的穿透實(shí)驗(yàn),得到了該煤樣的吸附柱
【關(guān)鍵詞】：煤 變壓吸附 甲烷 表面分形 表面改性 穿透曲線 柱動(dòng)力學(xué)模型
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TD845
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-10
• 1 總論10-18
• 1.1 研究目的和意義10
• 1.2 煤層氣的開(kāi)發(fā)和利用現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 煤層氣凈化提純技術(shù)10-11
• 1.2.2 變壓吸附技術(shù)的利用現(xiàn)狀11
• 1.3 吸附劑及其研究方法11-18
• 1.3.1 吸附劑的分類12-13
• 1.3.2 吸附劑的研究方法13-14
• 1.3.3 煤吸附煤層氣的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.4 煤吸附煤層氣的機(jī)理15
• 1.3.5 吸附理論的研究現(xiàn)狀15-18
• 2 煤孔隙結(jié)構(gòu)特征的研究18-32
• 2.1 概述18-19
• 2.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征的測(cè)試方法19-20
• 2.2.1 煤樣采集及處理19
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)條件19
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟19-20
• 2.3 煤樣的孔容和孔徑分布20-26
• 2.3.1 吸附等溫線20-22
• 2.3.2 煤孔隙分類22-24
• 2.3.3 煤樣的孔容分布24-25
• 2.3.4 煤樣的比表面積分布25-26
• 2.4 煤孔隙的分形特征研究26-32
• 2.4.1 煤分形維數(shù)的確定28-29
• 2.4.2 煤樣粒徑對(duì)分形維數(shù)的影響29-32
• 3 煤樣改性及其表面吸附性能表征32-41
• 3.1 概述32-33
• 3.2 多孔物質(zhì)表面改性方法及其特點(diǎn)33-35
• 3.3 煤樣改性試驗(yàn)35-39
• 3.3.1 改性煤樣的制備35
• 3.3.2 改性煤樣的吸附性能表征35-39
• 3.4 煤樣改性前后的分形維數(shù)39-41
• 4 模擬的煤層氣吸附過(guò)程的柱動(dòng)力學(xué)研究41-48
• 4.1 概述41-42
• 4.2 穿透曲線的測(cè)定42-43
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置42
• 4.2.2 穿透曲線的試驗(yàn)方法42-43
• 4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析43
• 4.4 模擬煤層氣穿透的數(shù)學(xué)模型43-46
• 4.4.1 吸附柱動(dòng)力學(xué)模型基本假設(shè)43-45
• 4.4.2 模型求解45-46
• 4.5 模擬分析46-48
• 4.5.1 空塔流速對(duì)吸附的影響46-47
• 4.5.2 N_2 做稀釋氣時(shí)CH_4 的穿透曲線計(jì)算及討論47-48
• 5 模擬煤層氣的變壓吸附試驗(yàn)48-54
• 5.1 變壓吸附原理48-49
• 5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)方法49-50
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備49
• 5.2.2 試驗(yàn)方法49-50
• 5.2.3 工藝流程及工藝條件50
• 5.3 數(shù)據(jù)處理50-51
• 5.4 結(jié)果與討論51-54
• 5.4.1 模擬煤層氣的提純凈化效果51
• 5.4.2 PSA 裝置上吸附劑性能的比較51-54
• 6 結(jié)論及建議54-56
• 6.1 主要結(jié)論54
• 6.2 建議54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 附錄:作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文60-61
• 獨(dú)創(chuàng)性聲明61
• 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)61

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：252716