本文關鍵詞：超臨界二氧化碳萃取固相物中石油類的實驗研究與數(shù)值模擬

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【摘要】：石油行業(yè)產生大量的含油污泥,其成分復雜,其中有毒有害的物質能夠對環(huán)境造成嚴重的破壞和對人體健康造成危害,因此世界各國將其列為危險廢棄物。含油污泥中含有石油類污染物,尤其石油烴組分較高,可作為一種能源資源回收利用。國內外學者大都研究其傳統(tǒng)的處理方法,如減量化、資源化和無害化處理,而對超臨界處理含油污泥鮮有研究,目前超臨界流體萃取技術的研究與應用也僅限于萃取植物精華。因此本文提出一種新的方法處理石油類固體廢棄物,即用超臨界流體萃取技術實現(xiàn)含油污泥的無害化和資源化。超臨界流體由于其粘度和擴散系數(shù)接近于氣體,密度和溶解能力接近于液體,因此具有良好的應用和發(fā)展前景。超臨界二氧化碳更是一種清潔環(huán)保高效的萃取劑,因此本文采用超臨界二氧化碳作為萃取劑,結合中心復合實驗設計,對含油污泥進行萃取實驗研究,以萃取溫度、壓力、二氧化碳流率和萃取時間為操作變量,以污泥中殘油率為響應值,擬合并討論了三種統(tǒng)計模型,分別為線性模型、兩因素相互作用模型和二次多項式模型,其中二次多項式模型與實驗數(shù)據(jù)擬合較好,并對二次多項式模型進行優(yōu)化,提高了相關系數(shù),更好地預測泥樣中的殘油率。文中用單因素法分析各獨立變量對含油污泥中殘油率變化的影響,并用響應曲面法分析各獨立變量間相互作用對殘油率的影響,優(yōu)化了萃取工藝的操作參數(shù),得出最低殘油率為0.398%。本文還對含油污泥的成分行進了熱重分析,對萃取前后泥樣的微觀結構用掃面電子顯微鏡進行了觀察,同時對超臨界萃取油和正己烷萃取油用氣相色譜-質譜聯(lián)用進行了組分分析,不僅對這兩種萃取方法的產物進行比較,而且還定性和定量分析了含油污泥中石油烴類的污染成分。本文通過建立萃取動力學模型模擬石油類在超臨界二氧化碳中的傳質行為。首先比較三種經典的超臨界萃取動力學模型,選擇適合本文研究的萃取模型,根據(jù)研究條件,對模型提出一系列假設,改進了模型方程,借助數(shù)學計算平臺對方程進行求解,并對模型中所需的物性參數(shù)進行實驗測定和關聯(lián)計算。用非線性最小二乘法擬合模型其余參數(shù),求得超臨界二氧化碳萃取石油類的總體積外傳質系數(shù)和總體積內擴散系數(shù)。最后對數(shù)學模型和擬合曲線進行了統(tǒng)計學檢驗,其相關系數(shù)較高,F值大于臨界值,計算結果和實驗結果相符合,具有良好的可靠性。
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X74

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本文編號：1300679