流向變換催化燃燒技術是人為非定態(tài)操作的一種,結合蓄熱換熱器和催化燃燒兩種技術的特點,通過周期性地切換固定床催化反應器內的氣流方向,使床層內出現(xiàn)中間高、兩邊低的溫度分布,因而適合于進行反應物濃度較低的不可逆強放熱反應或放熱較弱的可逆反應,能夠提高反應效率和對產(chǎn)物的選擇性。本文主要圍繞將流向變換催化燃燒技術應用于工業(yè)過程中低濃度有機廢氣凈化而展開,討論該類型反應器的基本運行特性、失穩(wěn)條件以相應的控制措施。首先,自行設計搭建了小型流向變換催化燃燒反應系統(tǒng),并在此系統(tǒng)上進行了冷態(tài)條件下系統(tǒng)流動阻力特性試驗研究。隨著流向的周期性切換,床層的壓降也隨之呈現(xiàn)周期性的變化。在氣流流向發(fā)生切換后的瞬間,床層內的流動狀況需歷經(jīng)一定的波動方能達到穩(wěn)定,但由于該過渡狀態(tài)對于反應器整體操作過程影響基本可以忽略。穩(wěn)定后的床層壓降變化規(guī)律可以用Ergun方程來描述,即壓降隨表觀氣速的增大呈二次曲線的形式上升,隨床層高度的增加而呈線性增長。根據(jù)試驗數(shù)據(jù),回歸得到用于描述本反應系統(tǒng)壓降變化的數(shù)學關聯(lián)式,該關聯(lián)式可較好地預測床層內的壓降變化。隨后,進行了低濃度甲烷和苯的催化燃燒試驗研究,討論了操作條件對反應器運行特性的影... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：177 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 揮發(fā)性有機廢氣及其治理技術
        1.1.1 定義與來源
        1.1.2 危害與相關排放法規(guī)
        1.1.3 凈化治理技術
    1.2 固定床催化反應器周期性流向變換操作技術
        1.2.1 流向變換催化反應技術的提出及原理
        1.2.2 流向變換催化反應技術的特點及應用
    1.3 流向變換催化燃燒技術的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 操作參數(shù)及設計參數(shù)對反應器運行特性的影響
        1.3.2 流向變換催化燃燒反應器的模型化
        1.3.3 流向變換催化燃燒反應器的穩(wěn)定性
        1.3.4 反應器的控制理論
        1.3.5 流向變換催化燃燒反應器網(wǎng)絡
    1.4 本文的研究目的和研究內容
2 流向變換催化燃燒反應系統(tǒng)的建立與冷態(tài)流動特性研究
    2.1 系統(tǒng)功能與原理
    2.2 實驗裝置
        2.2.1 反應器本體與流向切換系統(tǒng)
        2.2.2 供氣系統(tǒng)與電加熱輔助系統(tǒng)
        2.2.3 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)
        2.2.4 實驗流程概述
    2.3 流向變換催化燃燒反應系統(tǒng)流動阻力特性
        2.3.1 實驗方法
        2.3.2 反應器內壓降變化
        2.3.3 流動穩(wěn)定時間
        2.3.4 床層流動阻力損失
        2.3.5 反應器內流動阻力損失的數(shù)學模型
    2.4 本章小結
3 流向變換催化燃燒系統(tǒng)凈化有機廢氣的實驗研究
    3.1 循環(huán)定態(tài)的建立與熱波的形成
        3.1.1 測點溫度變化特性
        3.1.2 熱波的形成與擬定態(tài)的建立
        3.1.3 流向切換周期內尾氣排放變化規(guī)律
    3.2 操作參數(shù)對反應器運行特性的影響
        3.2.1 入口有機物濃度的影響
        3.2.2 流向切換周期的影響
        3.2.3 表觀氣速的影響
        3.2.4 反應物的凈化效率
    3.3 甲烷—苯二元混合物的凈化
        3.3.1 甲烷—苯混合比例的影響
        3.3.2 操作參數(shù)對甲烷—苯二元混合物凈化的影響
    3.4 反應器“飛溫”與“M”型溫度分布
    3.5 “熄火”現(xiàn)象及其消除
        3.5.1 “熄火”現(xiàn)象
        3.5.2 輔助電加熱對避免“熄火”的可行性
        3.5.3 添加輔助燃料對避免“熄火”的可行性
    3.6 本章小結
4 流向變換催化燃燒反應器的模型化
    4.1 固定床催化反應器的數(shù)學模型
    4.2 流向變換催化燃燒反應器數(shù)學模型的建立
        4.2.1 建立數(shù)學模型的基本假設
        4.2.2 數(shù)學模型的建立與無量綱化
        4.2.3 催化燃燒反應的動力學模型
    4.3 模型方程的數(shù)值解法
    4.4 計算參數(shù)的設置
        4.4.1 反應器幾何參數(shù)
        4.4.2 催化劑和蓄熱小球的物性參數(shù)
        4.4.3 氣相的物性參數(shù)
        4.4.4 固相和壁面熱力學參數(shù)
        4.4.5 床層傳熱系數(shù)及相關參數(shù)
        4.4.6 床層內傳質系數(shù)及相關參數(shù)
    4.5 模型計算結果的實驗驗證
    本章小結
5 流向變換催化燃燒反應器的數(shù)值模擬
    5.1 壁面散熱對反應器內溫度分布的影響
    5.2 操作參數(shù)對反應器內溫度分布的影響
        5.2.1 入口甲烷濃度的影響
        5.2.2 流向切換周期的影響
        5.2.3 表觀氣速的影響
    5.3 反應器設計參數(shù)對反應器內溫度分布的影響
    5.4 傳遞參數(shù)對反應器內溫度分布的影響
        5.4.1 氣固換熱系數(shù)的影響
        5.4.2 床層軸向有效導熱系數(shù)的影響
        5.4.3 氣固傳質系數(shù)的影響
    5.5 反應動力學參數(shù)的影響對反應器內溫度分布的影響
    5.6 維持自熱運行所需最低有機物濃度的確定
        5.6.1 操作參數(shù)的影響
        5.6.2 反應器設計參數(shù)的影響
    5.7 本章小結
6 流向變換催化燃燒反應器動態(tài)特性的研究
    6.1 入口濃度周期性波動對反應器運行特性影響的實驗研究
        6.1.1 實驗裝置與分析方法
        6.1.2 反應器的基本操作特性
        6.1.3 操作條件的影響
    6.2 入口濃度周期性波動對反應器運行特性影響的模擬研究
        6.2.1 “諧波響應”現(xiàn)象與反應器特征響應時間
        6.2.2 入口條件的不對稱與反應器穩(wěn)定性
        6.2.3 反應器設計參數(shù)的影響
        6.2.4 反應器穩(wěn)定狀態(tài)的維持
        6.2.5 參數(shù)敏感性分析
    6.3 表觀氣速周期性波動對反應器運行特性影響的模擬研究
    6.4 本章小結
7 流向變換催化燃燒凈化有機廢氣系統(tǒng)的方案設計
    7.1 工藝流程
    7.2 流向變換催化燃燒凈化系統(tǒng)的方案設計
        7.2.1 系統(tǒng)熱平衡計算
        7.2.2 流向變換催化燃燒凈化系統(tǒng)設計
        7.2.3 投資與運行成本經(jīng)濟性分析
    7.3 本章小結
8 全文總結和展望
    8.1 本文主要研究內容和工作總結
    8.2 對未來工作的展望
符號說明
全文參考文獻
作者簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]低溫等離子體協(xié)同改性ACF凈化甲醛的實驗研究[J]. 季銀煉,顧中鑄.  環(huán)境工程學報. 2009(08)
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碩士論文
[1]流向變換催化燃燒反應系統(tǒng)特性與數(shù)值模擬[D]. 夏積恩.浙江大學 2008
[2]吸收法治理合成革有機廢氣問題研究[D]. 劉暢.浙江大學 2006



本文編號：2896292