煉廠干氣中乙烯和乙烷吸附分離技術(shù)的研究

【摘要】：乙烯是重要的化工原料,煉廠干氣中富含乙烯,實(shí)現(xiàn)干氣中乙烯和乙烷的分離可以有效提高乙烯裝置的加工能力和經(jīng)濟(jì)效益。吸附分離工藝具有操作條件緩和、能耗低、經(jīng)濟(jì)投入少等優(yōu)點(diǎn),開(kāi)發(fā)吸附工藝分離干氣中的乙烯具有良好的應(yīng)用前景。課題以配制的乙烯/乙烷混合氣為研究對(duì)象,考察了不同吸附劑對(duì)乙烯/乙烷吸附分離效果的影響,優(yōu)化了吸附劑的制備條件和吸附工藝條件,建立了吸附速率動(dòng)力學(xué)模型。 研究結(jié)果表明,與果殼、煤質(zhì)等活性炭相比,椰殼炭(CSC)是制備絡(luò)合吸附劑較適宜的載體。在以AgNO3、CuCl2、CuCl為前驅(qū)體,椰殼炭為載體制備的吸附劑中,負(fù)載在椰殼炭上的CuCl2經(jīng)高溫活化后被還原為CuCl,該類吸附劑表現(xiàn)出較佳的乙烯/乙烷吸附分離性能。CuCl2/CSC吸附劑優(yōu)化的制備條件為：CuCl2負(fù)載量為36.7%,焙燒溫度為400℃；合適的吸附分離條件為：吸附溫度40℃,原料氣流量40mL/min;常壓下該吸附劑對(duì)乙烯的動(dòng)態(tài)吸附量可以達(dá)到23.55mg/g,乙烯/乙烷分離因數(shù)達(dá)到7.6;其再生性能良好,但水、氧的存在會(huì)降低吸附劑的吸附性能。動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明,二階動(dòng)力學(xué)方程對(duì)CuCl2/CSC上的乙烯吸附擬合較好,乙烯在CuCl2/CSC上的吸附等溫線屬于優(yōu)惠型吸附。 乙烯/乙烷在5A分子篩上的吸附分離研究結(jié)果表明,常壓、40℃下該類吸附劑對(duì)乙烯的吸附量可以達(dá)到33mg/g,乙烯/乙烷的分離因數(shù)達(dá)到4.5。降低吸附溫度和提高壓力都提升了乙烯/乙烷在5A分子篩上的吸附分離效果。AgNO3/5A分子篩對(duì)乙烯的選擇性有明顯提升,有效吸附容量降低較大。 【關(guān)鍵詞】：乙烯 乙烷 吸附劑 吸附分離 動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TQ028.14;TE65
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-22
• 1.1 研究背景、目的及意義10-11
• 1.2 干氣的分離工藝技術(shù)11-13
• 1.2.1 深冷分離法11
• 1.2.2 吸收分離法11-12
• 1.2.3 吸附分離法12
• 1.2.4 膜分離法12
• 1.2.5 水合物分離法12
• 1.2.6 分離方法綜合比較12-13
• 1.3 吸附的定義及研究13-15
• 1.3.1 吸附的定義及機(jī)理13-14
• 1.3.2 絡(luò)合吸附的應(yīng)用14-15
• 1.3.3 吸附平衡等溫線的應(yīng)用15
• 1.4 吸附分離乙烯的機(jī)理及工藝15-18
• 1.4.1 分離煉廠干氣預(yù)處理流程簡(jiǎn)介15-16
• 1.4.2 乙烯/乙烷吸附分離機(jī)理16-18
• 1.5 乙烯/乙烷吸附劑的研究18-20
• 1.5.1 離子交換型吸附劑18-19
• 1.5.2 單層分散型吸附劑19-20
• 1.6 活性炭吸附劑的研究進(jìn)展20-21
• 1.6.1 活性炭表面氧化改性20
• 1.6.2 活性炭表面負(fù)載金屬改性20-21
• 1.7 論文研究思路及內(nèi)容21-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分22-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器22-23
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑22
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備22-23
• 2.2 吸附劑的制備23-24
• 2.2.1 活性炭上負(fù)載氯化銅吸附劑的制備23
• 2.2.2 活性炭上負(fù)載氯化亞銅吸附劑的制備23
• 2.2.3 活性炭上負(fù)載硝酸銀吸附劑的制備23
• 2.2.4 5A分子篩類吸附劑的制備23-24
• 2.3 吸附性能評(píng)價(jià)24-26
• 2.3.1 待分離混合氣配比24
• 2.3.2 動(dòng)態(tài)吸附裝置及流程24-25
• 2.3.3 氣相色譜使用條件25-26
• 2.4 樣品表征26-27
• 2.4.1 吸附劑比表面積及孔結(jié)構(gòu)(BET)26
• 2.4.2 X射線衍射(XRD)26
• 2.4.3 傅里葉變換紅外光譜(IR)26
• 2.4.4 H_2-程序升溫還原(TPR)26
• 2.4.5 X-射線光電子能譜(XPS)26
• 2.4.6 掃描電鏡能譜(SEM-EDS)26-27
• 第3章 金屬鹽改性活性炭型吸附劑的研究27-49
• 3.1 活性炭載體對(duì)乙烯/乙烷吸附分離效果的影響27-30
• 3.1.1 活性炭種類對(duì)吸附分離效果的影響27-29
• 3.1.2 氧化改性活性炭對(duì)吸附分離效果的影響29-30
• 3.2 負(fù)載不同金屬鹽的活性炭吸附劑對(duì)乙烯/乙烷的吸附分離效果30-32
• 3.3 負(fù)載氯化銅型活性炭吸附劑對(duì)乙烯/乙烷的吸附分離效果32-47
• 3.3.1 氯化銅負(fù)載量的影響32-39
• 3.3.2 焙燒溫度的影響39-44
• 3.3.3 干燥方式的影響44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 載銅活性炭吸附劑的乙烯吸附規(guī)律以及動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)研究49-62
• 4.1 負(fù)載銅型活性炭吸附劑對(duì)乙烯的吸附規(guī)律49-55
• 4.1.1 吸附溫度的影響49-50
• 4.1.2 原料氣流速的影響50-51
• 4.1.3 吸附壓力的影響51-52
• 4.1.4 吸附劑的再生效果52-55
• 4.2 負(fù)載銅型活性炭吸附劑對(duì)乙烯的吸附動(dòng)力學(xué)研究55-58
• 4.3 負(fù)載銅型活性炭吸附劑上的乙烯吸附等溫線58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第5章 5A分子篩型吸附劑的研究62-70
• 5.1 5A分子篩對(duì)乙烯/乙烷的吸附分離效果62-67
• 5.1.1 吸附溫度的影響63-65
• 5.1.2 吸附壓力的影響65-67
• 5.1.3 5A分子篩的再生效果67
• 5.2 負(fù)載硝酸銀型5A分子篩吸附劑對(duì)乙烯/乙烷的吸附分離效果67-69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 第6章 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 致謝76

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