新型沼氣變壓吸附提純工藝研究

【摘要】：隨著新能源開(kāi)發(fā)和利用不斷展開(kāi),沼氣作為一種高燃燒效率、低污染的生物質(zhì)能源,不僅滿足我國(guó)日益增長(zhǎng)的能源需求,而且對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要意義。變壓吸附提純工藝具有操作簡(jiǎn)便、能耗低和低污染的優(yōu)點(diǎn),但是仍存在著吸附劑吸附效率低,工序參數(shù)選擇難、產(chǎn)氣純度變化波動(dòng)大等問(wèn)題,因此選擇和開(kāi)發(fā)高效吸附劑,優(yōu)化吸附塔結(jié)構(gòu),調(diào)整變壓吸附工序,是提高變壓吸附工作效率的關(guān)鍵因素。本文以從變壓吸附提純氣體為目的,以沼氣中脫除含硫化合物、CO2和N2為研究背景,分別測(cè)試常用活性炭和分子篩對(duì)沼氣的吸附效果,并測(cè)試出最佳的工藝參數(shù)。在傳統(tǒng)吸附塔的基礎(chǔ)上優(yōu)化塔底結(jié)構(gòu)和對(duì)塔板進(jìn)行設(shè)計(jì),計(jì)算出集氣罐容積,并對(duì)變壓吸附過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算,最終利用本文的研究基礎(chǔ)進(jìn)行變壓吸附工藝的工藝設(shè)計(jì)。 通過(guò)比較常用活性炭和比表面積為3325m2/g的活性炭對(duì)CO2/N2/CH4的吸附效果,同時(shí)通過(guò)Langmuir吸附等溫方程進(jìn)行關(guān)聯(lián),采用同樣的方法測(cè)定幾種沸石分子篩對(duì)混合氣的分離效果,確定了變壓吸附工藝選用的吸附劑為高比表面積活性炭和13X分子篩,操作條件為35℃、0.5Mpa,兩種吸附劑的解析時(shí)間分別為200s和250s。 對(duì)傳統(tǒng)變壓吸附塔的塔內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,并在塔底加入復(fù)合式擋板調(diào)節(jié)氣流分布情況,塔內(nèi)運(yùn)行壓力為-0.05-0.9Mpa壓力,完成一個(gè)完整變壓吸附工序時(shí)間為540s。采用adsim軟件對(duì)塔高為3.2m,直徑2.1m吸附塔的變壓吸附過(guò)程進(jìn)行模擬,根據(jù)產(chǎn)氣流量設(shè)計(jì)體積為614.24L的儲(chǔ)氣罐。在此基礎(chǔ)上,規(guī)劃設(shè)計(jì)了新型沼氣變壓吸附工藝廠區(qū)布置圖紙。 采用該工藝對(duì)沼氣進(jìn)行變壓吸附處理,得到最終產(chǎn)氣中甲烷純度為99.32%,回收率為92.12%,較國(guó)內(nèi)外高出7個(gè)百分點(diǎn)。固定成本為808.2萬(wàn)元,第二年開(kāi)始實(shí)現(xiàn)500萬(wàn)盈利,經(jīng)濟(jì)效益顯著。 【關(guān)鍵詞】：沼氣 變壓吸附 活性炭 吸附塔優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：S216.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 沼氣凈化工藝簡(jiǎn)介9-12
• 1.1.1 國(guó)內(nèi)外沼氣凈化工藝9-10
• 1.1.2 沼氣凈化工藝存在問(wèn)題10-12
• 1.2 變壓吸附氣體提純工藝研究進(jìn)展12-20
• 1.2.1 變壓吸附工藝關(guān)鍵技術(shù)12-16
• 1.2.2 沼氣變壓吸附工藝研究進(jìn)展16-20
• 1.2.3 沼氣變壓吸附工藝中存在的問(wèn)題20
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與目標(biāo)20-22
• 1.3.1 研究意義20
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.3.3 研究目標(biāo)21-22
• 第二章 沼氣變壓吸附分離中吸附劑性能測(cè)試及比選22-44
• 2.1 吸附劑性能測(cè)試指標(biāo)與方法22-26
• 2.2 吸附劑性能測(cè)試設(shè)備及步驟26-28
• 2.3 吸附劑測(cè)試結(jié)果討論28-43
• 2.3.1 活性炭吸附性能分析28-35
• 2.3.2 分子篩吸附性能分析35-41
• 2.3.3 相關(guān)吸附劑解吸性能分析41-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 第三章 新型沼氣變壓吸附工藝開(kāi)發(fā)及優(yōu)化44-65
• 3.1 基本工藝流程簡(jiǎn)介44
• 3.2 變壓吸附工藝流程設(shè)計(jì)及優(yōu)化44-57
• 3.2.1 預(yù)處理工藝流程設(shè)計(jì)及優(yōu)化45-46
• 3.2.2 變壓吸附脫碳工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化46-57
• 3.3 工藝運(yùn)行結(jié)果分析57-64
• 3.4 本章小結(jié)64-65
• 第四章 新型沼氣變壓吸附工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析65-75
• 4.1 方案背景與意義65
• 4.2 方案技術(shù)方案設(shè)計(jì)65-66
• 4.3 關(guān)鍵設(shè)備選型66-68
• 4.3.1 關(guān)鍵設(shè)備主要參數(shù)及報(bào)價(jià)66-67
• 4.3.2 關(guān)鍵設(shè)備及安放位置說(shuō)明67-68
• 4.4 方案財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)分析68-74
• 4.4.1 建設(shè)投資估算68-69
• 4.4.2 工藝價(jià)值計(jì)算方法69
• 4.4.3 財(cái)務(wù)分析69-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 第五章 結(jié)論與展望75-77
• 5.1 結(jié)論75-76
• 5.2 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果83-84
• 致謝84-85
• 附件85

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豫一污水沼氣工程獲評(píng)“環(huán)保示范”    特約記者 王景春

我市大力實(shí)施農(nóng)村沼氣工程    詹學(xué)明　記者 周慶霞

鳳凰鎮(zhèn)百姓日子好滋潤(rùn)    本報(bào)記者 董學(xué)宏　通訊員 王剛 張振吉

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高比表面積活性炭的制備、表征及應(yīng)用    王秀芳

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新型高效尿素氮及肌酐吸附劑    梁足培

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