旋轉(zhuǎn)填料床是一種新型的氣液接觸反應(yīng)設(shè)備,高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部填料轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力場加強(qiáng)了氣液兩相混合、加快了氣液相界面的更新速度,從而極大強(qiáng)化了氣液間的傳質(zhì)。旋轉(zhuǎn)填料床具有設(shè)備體積小、處理效率高、操作彈性大、能耗低、移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn),在化工、環(huán)保及能源領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用研究。天然氣作為清潔、安全、高熱值的化石能源,其凈化工藝一般在塔設(shè)備中進(jìn)行,但龐大的設(shè)備給凈化工藝帶來了一定的不便,旋轉(zhuǎn)填料床的諸多優(yōu)點(diǎn)使其在天然氣凈化方面更具潛力。本文設(shè)計(jì)并搭建了一套旋轉(zhuǎn)填料床天然氣脫碳實(shí)驗(yàn)裝置,并對設(shè)備的特性和各工藝參數(shù)對脫碳效果的影響進(jìn)行了相關(guān)研究。通過采用空氣-水介質(zhì)對分層填料旋轉(zhuǎn)床的氣相壓降進(jìn)行了測試。實(shí)驗(yàn)主要研究了轉(zhuǎn)速、氣體流量、液體流量及不同填料結(jié)構(gòu)形式對旋轉(zhuǎn)填料床干、濕床壓降的影響。研究結(jié)果表明,干、濕床壓降隨轉(zhuǎn)速和氣體流量的增加而增大,液體流量對濕床壓降的影響較小;3個(gè)實(shí)驗(yàn)因素中,對濕床壓降影響程度由大到小依次為:氣體流量、轉(zhuǎn)速和液體流量。通過建立二維模型對分層填料旋轉(zhuǎn)床內(nèi)部的流動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬,氣相壓降模擬值與實(shí)驗(yàn)值具有較好的吻合性。同時(shí)又通過自建多孔填料幾何模型對分層填料旋轉(zhuǎn)床內(nèi)液相流場進(jìn)... 

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 研究背景及意義
    1.2 天然氣脫碳工藝
        1.2.1 溶劑吸收法
        1.2.2 吸附分離法
        1.2.3 膜分離法
        1.2.4 低溫精餾法
        1.2.5 超重力凈化法
    1.3 化學(xué)吸收溶劑及反應(yīng)機(jī)理
        1.3.1 伯/仲胺吸收CO_2的反應(yīng)機(jī)理
        1.3.2 叔胺吸收CO_2的反應(yīng)機(jī)理
    1.4 旋轉(zhuǎn)填料床研究進(jìn)展
        1.4.1 旋轉(zhuǎn)填料床結(jié)構(gòu)形式
        1.4.2 旋轉(zhuǎn)填料床研究與應(yīng)用
        1.4.3 旋轉(zhuǎn)填料床氣相壓降研究進(jìn)展
        1.4.4 旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)部流場模擬研究
        1.4.5 旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)特性研究進(jìn)展
    1.5 論文研究目的和內(nèi)容
        1.5.1 論文主要研究目的
        1.5.2 論文主要研究內(nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料與設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測試儀表
    2.2 分層填料旋轉(zhuǎn)床結(jié)構(gòu)及填料分布
        2.2.1 分層填料旋轉(zhuǎn)床結(jié)構(gòu)
        2.2.2 填料分布及尺寸
    2.3 分層填料旋轉(zhuǎn)床氣相壓降測試實(shí)驗(yàn)
        2.3.1 分層填料旋轉(zhuǎn)床氣相壓降測試實(shí)驗(yàn)裝置
        2.3.2 分層填料旋轉(zhuǎn)床氣相壓降測試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟
    2.4 靜態(tài)吸收CO_2實(shí)驗(yàn)
        2.4.1 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置
        2.4.2 靜態(tài)吸收實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟
    2.5 分層填料旋轉(zhuǎn)床天然氣脫除CO_2實(shí)驗(yàn)
        2.5.1 分層填料旋轉(zhuǎn)床脫除CO_2實(shí)驗(yàn)裝置
        2.5.2 分層填料旋轉(zhuǎn)床脫除CO_2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟
3 分層填料旋轉(zhuǎn)床氣相壓降實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 分層填料旋轉(zhuǎn)床氣相壓降理論模型
    3.2 分層填料旋轉(zhuǎn)床干床壓降研究
        3.2.1 轉(zhuǎn)速對干床壓降的影響
        3.2.2 氣體流量對干床壓降的影響
        3.2.3 填料結(jié)構(gòu)形式對干床壓降的影響
    3.3 分層填料旋轉(zhuǎn)床濕床壓降研究
        3.3.1 轉(zhuǎn)速對濕床壓降的影響
        3.3.2 氣體流量對濕床壓降的影響
        3.3.3 液體流量對濕床壓降的影響
        3.3.4 填料結(jié)構(gòu)形式對濕床壓降的影響
    3.4 干床壓降與濕床壓降對比分析
    3.5 氣相壓降實(shí)驗(yàn)值與理論模型對比分析
    3.6 本章小結(jié)
4 分層填料旋轉(zhuǎn)床內(nèi)部流場特性模擬研究
    4.1 氣相流場模擬過程
        4.1.1 多孔介質(zhì)模型
        4.1.2 物理模型及網(wǎng)格劃分
        4.1.3 數(shù)值求解方法
    4.2 氣相流場特性模擬結(jié)果與分析
        4.2.1 轉(zhuǎn)速對氣相流場的影響
        4.2.2 氣體流量對氣相流場的影響
        4.2.3 兩填料結(jié)構(gòu)氣相速度分布
    4.3 液相流場模擬過程
        4.3.1 物理模型及網(wǎng)格劃分
        4.3.2 數(shù)值求解方法
    4.4 液相流場模擬結(jié)果與分析
        4.4.1 轉(zhuǎn)速對液相流場的影響
        4.4.2 進(jìn)液速度對液相流場的影響
        4.4.3 填料結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.5 本章小結(jié)
5 醇胺靜態(tài)吸收CO_2實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 乙醇胺吸收CO_2實(shí)驗(yàn)研究
        5.1.1 各因素正交試驗(yàn)研究
        5.1.2 物質(zhì)的量濃度的影響
        5.1.3 溫度的影響
        5.1.4 初始壓力的影響
    5.2 混胺吸收CO_2實(shí)驗(yàn)研究
        5.2.1 乙醇胺與N-甲基二乙醇胺混合吸收CO_2
        5.2.2 乙醇胺與二乙醇胺混合吸收CO_2
    5.3 本章小結(jié)
6 分層填料旋轉(zhuǎn)床天然氣脫除CO_2實(shí)驗(yàn)研究
    6.1 分層填料旋轉(zhuǎn)床天然氣脫除CO_2測試
    6.2 分層填料旋轉(zhuǎn)床不同填料結(jié)構(gòu)CO_2吸收特性研究
        6.2.1 不同填料結(jié)構(gòu)對CO_2脫除率的影響
        6.2.2 不同填料結(jié)構(gòu)對氣相體積傳質(zhì)系數(shù)的影響
    6.3 分層填料旋轉(zhuǎn)床中CO_2脫除率及氣相體積傳質(zhì)系數(shù)研究
        6.3.1 轉(zhuǎn)速的影響
        6.3.2 氣液比的影響
        6.3.3 吸收液溫度的影響
        6.3.4 吸收液濃度的影響
        6.3.5 吸收液重復(fù)利用及再生
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超重力法納米材料的可控制備與應(yīng)用[J]. 王淼,曾曉飛,王潔欣,鄒�？�,初廣文,陳建峰.  新材料產(chǎn)業(yè). 2015(08)
[2]超重力法清除潛艇艙室CO2實(shí)驗(yàn)[J]. 張龍龍,宋光濤,周旭,龔峻松.  船海工程. 2015(03)
[3]Mass transfer characteristics in a rotating packed bed with split packing[J]. Youzhi Liu,Deyin Gu,Chengcheng Xu,Guisheng Qi,Weizhou Jiao.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015(05)
[4]不同脫碳工藝的選擇[J]. 朱艷艷,郭雷,孫曉英,王祥光,賀同強(qiáng),張華偉.  現(xiàn)代化工. 2015(02)
[5]美國CO2驅(qū)油技術(shù)應(yīng)用及啟示[J]. 秦積舜,韓海水,劉曉蕾.  石油勘探與開發(fā). 2015(02)
[6]超重力場內(nèi)氣液傳質(zhì)強(qiáng)化研究進(jìn)展[J]. 桑樂,羅勇,初廣文,鄒�？�,向陽,陳建峰.  化工學(xué)報(bào). 2015(01)
[7]超重力旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展[J]. 孫永利,張宇,肖曉明.  化工進(jìn)展. 2015(01)
[8]醇胺溶液吸收CO2的動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展[J]. 陳思銘,張永春,郭超,陳紹云.  化工進(jìn)展. 2014(S1)
[9]整體式碳化硅填料旋轉(zhuǎn)填充床并流壓降特性研究[J]. 單從云,羅勇,初廣文,鄒�？�,陳建峰.  高校化學(xué)工程學(xué)報(bào). 2014(04)
[10]中國天然氣工業(yè)發(fā)展前景與挑戰(zhàn)[J]. 賈承造,張永峰,趙霞.  天然氣工業(yè). 2014(02)

博士論文
[1]MEA/離子液體混合水溶液吸收CO2的傳質(zhì)—反應(yīng)機(jī)理[D]. 呂碧洪.浙江大學(xué) 2014
[2]燃煤電廠煙道氣中二氧化碳吸附捕集過程的研究[D]. 劉振.華東理工大學(xué) 2012
[3]旋轉(zhuǎn)床內(nèi)傳質(zhì)過程的模型化研究[D]. 李振虎.北京化工大學(xué) 2000

碩士論文
[1]多級錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床的氣相壓降特性研究[D]. 康小鋒.中北大學(xué) 2015
[2]旋轉(zhuǎn)填料床中MDEA脫硫的多相流特性研究[D]. 但小冬.西南石油大學(xué) 2015
[3]CO2/CH4/N2在沸石ZSM-5上競爭吸附平衡的研究[D]. 沈文龍.華東理工大學(xué) 2014
[4]錯(cuò)流與逆流旋轉(zhuǎn)填料床氣相壓降性能研究[D]. 王煥.中北大學(xué) 2014
[5]旋轉(zhuǎn)填充床中流體流動(dòng)的三維CFD數(shù)值模擬研究[D]. 李銀剛.北京化工大學(xué) 2013
[6]化學(xué)吸收法/變壓吸附法脫除沼氣中CO2的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 于干.浙江工業(yè)大學(xué) 2013
[7]低溫液體材料吸附二氧化碳的研究[D]. 張新華.華東師范大學(xué) 2011
[8]二氧化碳在有機(jī)胺中吸收及解吸動(dòng)力學(xué)研究[D]. 張寧.華東理工大學(xué) 2011
[9]CO2/N2混氣體吸附分離研究[D]. 阮紅征.天津大學(xué) 2010
[10]旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)流場與微混合的CFD模擬[D]. 楊文婧.清華大學(xué) 2009



本文編號：3665613