吸附法分離天然氣中的輕烴

【摘要】： 天然氣是一種清潔的能源,其主要成分是甲烷,除此之外,還含有乙烷、丙烷、丁烷等。純甲烷是化工生產(chǎn)的重要原料,乙烷可以用來(lái)制備乙烯,丙烷和丁烷是液化石油氣的主要成分。本實(shí)驗(yàn)采用吸附的方法將天然氣中的各烴類組分分離以實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)配制了包含C_1～C_4的模擬氣1和包含C_1～C_2的模擬氣2。實(shí)驗(yàn)過(guò)程分兩個(gè)階段進(jìn)行,第一階段是在C_2和C_3之間進(jìn)行切割,將C_1和C_2分為一組,C_3和C_4分為一組;第二階段是在C_1和C_2之間進(jìn)行切割,將C_1和C_2分開。為了工程上的需要,實(shí)驗(yàn)選用的吸附劑均為市售多孔材料,分別為兩種不同比表面積的13X分子篩、B型硅膠、活性炭。首先是對(duì)吸附劑進(jìn)行篩選,通過(guò)一定條件下測(cè)定模擬氣中不同組分在吸附劑上的吸附穿透時(shí)間差異來(lái)比較不同吸附劑的吸附容量,通過(guò)再生溫度的測(cè)定來(lái)比較吸附劑的再生條件,結(jié)合吸附容量和再生溫度,篩選最佳吸附劑。然后,用最佳吸附劑測(cè)定模擬氣在不同溫度、不同壓力、不同流量下的穿透曲線來(lái)比較溫度、壓力、流量對(duì)吸附劑分離效果的影響,以確定C_2～C_3和C_1～C_2的最佳分離條件。最后,通過(guò)測(cè)定模擬氣2的穿透曲線以確定再生條件包括再生氣流量、再生時(shí)間、再生溫度對(duì)吸附劑再生效果的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在C_2和C_3之間進(jìn)行切割時(shí),最佳吸附劑為B型硅膠,完全再生的條件為:再生溫度為50℃;再生氣流量為100mL/min,再生時(shí)間為15min。在C_1和C_2之間進(jìn)行切割時(shí),最佳吸附劑為活性炭,吸附容量很大,完全再生的條件為:再生溫度80℃;再生氣流量為100 mL/min,再生時(shí)間為40min。C_2～C_3和C_1～C_2分離的最佳條件為低溫、高壓。在工程上再生時(shí)間為40 min過(guò)長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)通過(guò)提高再生溫度來(lái)縮短再生時(shí)間,當(dāng)再生溫度提高到150℃時(shí)確定的活性炭完全再生條件是:再生氣的流量為17 mL/min時(shí),再生時(shí)間為10min;再生氣的流量為50 mL/min,再生時(shí)間為5min。 【關(guān)鍵詞】：吸附法 分離 天然氣 輕烴 吸附劑
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TE644
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 文獻(xiàn)綜述8-31
• 1.1 前言8-9
• 1.2 天然氣的凈化9-12
• 1.2.1 天然氣脫硫9-10
• 1.2.2 天然氣脫水10
• 1.2.3 天然氣脫重?zé)N10-12
• 1.3 天然氣存儲(chǔ)12-14
• 1.3.1 液化存儲(chǔ)12
• 1.3.2 壓縮存儲(chǔ)12
• 1.3.3 吸附存儲(chǔ)12-13
• 1.3.4 濕法存儲(chǔ)13-14
• 1.4 天然氣中輕烴組分14-15
• 1.4.1 甲烷14-15
• 1.4.2 乙烷15
• 1.4.3 丙烷和丁烷15
• 1.5 天然氣組分分離15-21
• 1.5.1 深冷法15-16
• 1.5.2 膜分離16-17
• 1.5.3 吸附法17-21
• 1.5.3.1 吸附分離原理17
• 1.5.3.2 吸附劑再生17-18
• 1.5.3.3 吸附器18-20
• 1.5.3.4 變壓吸附20
• 1.5.3.5 變溫吸附20-21
• 1.5.3.6 文獻(xiàn)實(shí)例21
• 1.6 吸附材料21-25
• 1.6.1 分子篩21-23
• 1.6.2 硅膠23
• 1.6.3 活性炭23-25
• 1.7 吸附劑的表征25-28
• 1.7.1 吸附等溫線的類型25-26
• 1.7.2 吸附等溫線的測(cè)定26
• 1.7.3 比表面積測(cè)定26-28
• 1.8 色譜分析28-29
• 1.8.1 色譜分析原理28-29
• 1.8.2 色譜定量分析方法29
• 1.9 本論文的研究意義和主要內(nèi)容29-31
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分31-41
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器31-32
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料31
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器31-32
• 2.2 吸附劑的表征32-36
• 2.2.1 低壓吸附實(shí)驗(yàn)32
• 2.2.2 吸附劑準(zhǔn)備32-33
• 2.2.3 參比槽體積確定33
• 2.2.4 吸附槽內(nèi)自由空間體積確定33-34
• 2.2.5 吸附平衡測(cè)定34-35
• 2.2.6 吸附量計(jì)算35-36
• 2.3 模擬氣的配置36-38
• 2.3.1 配氣裝置36-37
• 2.3.2 配氣操作37-38
• 2.4 色譜分析模擬氣的組成38-39
• 2.4.1 色譜使用步驟38
• 2.4.2 模擬氣組成分析38-39
• 2.5 實(shí)驗(yàn)裝置及操作方法39-41
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)裝置39-40
• 2.5.2 操作方法40
• 2.5.3 吸附劑裝床40-41
• 第三章 C_2～C_3的吸附分離41-58
• 3.1 吸附劑的篩選41-51
• 3.1.1 吸附劑的表征41-43
• 3.1.2 吸附穿透曲線43-46
• 3.1.3 吸附劑再生溫度測(cè)定46-51
• 3.1.4 小結(jié)51
• 3.2 吸附條件的影響51-58
• 第四章 C_1～C_2的吸附分離58-75
• 4.1 吸附劑篩選58-65
• 4.1.1 吸附穿透曲線58-60
• 4.1.2 吸附劑再生溫度測(cè)定60-64
• 4.1.3 小結(jié)64-65
• 4.2 吸附條件影響65-70
• 4.3 活性炭再生測(cè)定70-75
• 第五章 結(jié)論75-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 致謝82

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