天然氣脫硫液真空膜蒸餾法再生理論與實驗研究

【摘要】：目前,國內(nèi)現(xiàn)有的脫硫廢液處理方法絕大部分都存在再生能耗大、溶劑再生效果差、工藝技術(shù)復(fù)雜、投資成本高、工業(yè)化難度大等缺點,如何有效地處置脫硫廢液對于相關(guān)企業(yè)具有重大的實際意義。真空膜蒸餾技術(shù)具有冷熱資源利用效率高、截留率高、通量大等優(yōu)勢,本課題主要結(jié)合了真空膜蒸餾的技術(shù)優(yōu)點和醇胺類脫硫廢液再生反應(yīng)可逆的特點,圍繞含有硫化氫組分的脫硫富液再生循環(huán)問題,從理論分析和實驗研究兩個方面對膜法再生脫硫富液進行了重點探討。論文主要包括以下幾方面:首先,對傳統(tǒng)的天然氣脫硫技術(shù)以及常規(guī)的脫硫富液再生方法進行了回顧;其次,對以甲基二乙醇胺水溶液為脫硫劑的脫硫富液再生化學(xué)反應(yīng)機理進行了探討;然后分別從熱力學(xué)和動力學(xué)角度對真空膜蒸餾過程的基本原理和技術(shù)特點進行了分析;重點闡述了真空膜蒸餾法再生甲基二乙醇胺脫硫富液的工藝流程和實驗步驟,以及操作條件等因素對真空膜蒸餾效果的影響,對實驗結(jié)果進行總結(jié)并對相應(yīng)的規(guī)律進行分析;最后,在真空膜蒸餾的機理研究基礎(chǔ)之上,對真空膜蒸餾再生脫硫廢液過程中的傳熱和傳質(zhì)過程進行模型推導(dǎo),并建立相應(yīng)的真空膜蒸餾傳質(zhì)微分方程。再生實驗研究主要以吸收硫化氫的甲基二乙醇胺水溶液為再生研究對象,以疏水性聚四氟乙烯中空纖維膜組件為再生反應(yīng)器,對真空膜蒸餾法再生含硫的甲基二乙醇胺脫硫富液展開實驗。實驗主要考察了進料流量、富液溫度、液相初始硫濃度、滲透側(cè)真空度對再生膜通量以及硫化氫分離因子的影響,并比較了脫硫液的再生效果隨操作條件的變化情況。實驗結(jié)果表明:當脫硫富液的再生溫度為40~60℃,進料流量為100~300L/h,液相初始硫濃度為236~1020mg/L,膜兩側(cè)的壓差為4.8~12.8kPa的操作條件下,甲基二乙醇胺水溶液的再生率達56.2~87.0%,結(jié)果證明真空膜蒸餾法再生脫硫富液具有高效節(jié)能、容易操作的技術(shù)優(yōu)點。實驗結(jié)果還出現(xiàn)如下規(guī)律:提高再生溫度會明顯使富液的再生率升高,跨膜通量隨再生溫度、進料流量和膜兩側(cè)真空度的升高而增大;硫化氫的分離因子隨再生溫度、膜兩側(cè)壓差的增大而減少,隨進料流量增加而升高;富液初始硫濃度的升高會使硫化氫分離因子降低,過高的初始硫濃度最終會導(dǎo)致甲基二乙醇胺富液的再生效率降低。根據(jù)真空膜蒸餾機理的經(jīng)驗公式,推導(dǎo)傳熱和傳質(zhì)過程的模型,通過數(shù)值計算建立真空膜蒸餾再生過程中傳質(zhì)微分方程,在實驗設(shè)定的操作參數(shù)條件下,單一操作參數(shù)變化計算得到的總傳質(zhì)系數(shù)-31.812?10~-33.03?10 m/s,各操作參數(shù)的提高均有利于總傳質(zhì)系數(shù)的提高,其中,再生液溫度增加,總傳質(zhì)系數(shù)隨之呈線性增大。 【關(guān)鍵詞】：真空膜蒸餾 再生技術(shù) 甲基二乙醇胺 硫化氫 脫硫
【學(xué)位授予單位】：常州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE644
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-14
• 1.1 研究背景和意義10
• 1.2 天然氣脫硫的技術(shù)背景10-12
• 1.2.1 硫化氫的性質(zhì)及危害11-12
• 1.2.2 硫化氫的防治12
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點12-14
• 1.3.1 課題研究內(nèi)容12-13
• 1.3.2 課題主要創(chuàng)新點13-14
• 2 天然氣資源開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢14-18
• 2.1 全球天然氣資源分布狀況14-15
• 2.2 我國天然氣開發(fā)現(xiàn)狀及問題15-16
• 2.3 我國天然氣開發(fā)的現(xiàn)實意義16-18
• 3 天然氣凈化處理技術(shù)18-26
• 3.1 天然氣脫硫工藝研究現(xiàn)狀18-21
• 3.1.1 物理吸收法18
• 3.1.2 化學(xué)吸收法18-19
• 3.1.3 金屬化合物法19-20
• 3.1.4 克勞斯氧化法20
• 3.1.5 分子篩法20-21
• 3.2 脫硫液再生工藝研究現(xiàn)狀21-26
• 3.2.1 汽提再生法21
• 3.2.2 提鹽再生法21-22
• 3.2.3 通風(fēng)再生法22-23
• 3.2.4 噴射再生法23-24
• 3.2.5 超重力再生24-26
• 4 膜法脫硫液再生理論26-35
• 4.1 膜分離技術(shù)概述26-27
• 4.2 膜蒸餾技術(shù)研究進展27-28
• 4.3 MDEA再生反應(yīng)機理分析28-31
• 4.4 真空膜蒸餾再生機理分析31-35
• 5 膜法脫硫液再生實驗研究35-52
• 5.1 實驗材料及設(shè)備35-36
• 5.2 再生工藝流程36-37
• 5.3 實驗方法與步驟37-38
• 5.4 硫含量的測定38-42
• 5.4.1 微庫倫儀工作原理39-41
• 5.4.2 硫電解液的配制方法41
• 5.4.3 硫含量測定過程41-42
• 5.5 實驗數(shù)據(jù)處理42-43
• 5.6 膜通量和硫化氫分離因子研究43-47
• 5.6.1 脫硫液流量的影響43-44
• 5.6.2 再生溫度的影響44-45
• 5.6.3 初始硫濃度的影響45-46
• 5.6.4 真空度的影響46-47
• 5.7 脫硫液再生率研究47-52
• 5.7.1 初始硫濃度的影響47-48
• 5.7.2 脫硫液流量的影響48-49
• 5.7.3 再生溫度的影響49-50
• 5.7.4 真空度的影響50-52
• 6 真空膜蒸餾再生數(shù)學(xué)模型的建立52-62
• 6.1 真空膜蒸餾傳熱研究52-54
• 6.2 真空膜蒸餾傳質(zhì)研究54-58
• 6.3 真空膜蒸餾傳質(zhì)微分方程58-62
• 7 結(jié)論與展望62-64
• 7.1 結(jié)論62
• 7.2 展望62-64
• 參考文獻64-70
• 攻讀學(xué)位期間研究成果70-71
• 致謝71

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