吸附法分离提纯沼气技术研究及装置设计

【摘要】： 世界能源危机和环境问题的日益突出,促使我国加大了对可再生能源的开发和利用。沼气作为一种可再生的生物质能源,对于满足我国日益增长的能源需求,缓解能源短缺压力,保护环境具有特别重要的作用。目前全国沼气工程的建设量和保有量不断增加,沼气使用领域不断拓宽,对沼气的质量要求也不断提高。然而我国大多数沼气工程所产沼气利用率较低,存在大量浪费。因此,沼气分离提纯技术的研究具有很重要的意义。本文根据沼气的主要成分甲烷和二氧化碳可分别作为车用燃料(或燃气)和气肥(或食品用二氧化碳),系统地提出了吸附法脱除硫化氢、脱除水分和甲烷/二氧化碳分离的工艺方法及吸附法分离提纯沼气装置方案设计和装置运行性能试验方案设计。首先介绍了目前国内外沼气分离提纯中脱硫、脱水、分离一般采用的几种工艺方法,并对吸附的原理、分类、应用、研究方法和过程特性以及对分离用吸附剂的分类、性能指标和再生方法进行了分析说明。其次对吸附分离提纯沼气各个系统的技术工艺进行了分析研究,确定了以吸附法分离提纯工艺方法,并为分离提纯过程的3个系统确定了吸附剂。然后通过分析计算提出了处理量为1000m3/h的沼气分离提纯装置各个单元的设计方案,给出了总体装置的工艺流程。最后设计了装置运行性能的试验测试方案。 【关键词】：沼气 吸附法 脱硫 脱水 分离
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 插图索引10-11
• 附表索引11-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 研究的背景12-13
• 1.1.1 沼气分离提纯市场的发展概况13
• 1.1.2 沼气分离提纯的经济性需求13
• 1.2 沼气分离提纯问题的研究综述13-14
• 1.2.1 国内外研究概况13-14
• 1.2.2 国内外研究发展趋势14
• 1.3 本课题研究内容、方法及意义14-16
• 1.3.1 本课题的研究内容14
• 1.3.2 本课题采用的研究方法14-15
• 1.3.3 本课题的研究意义15-16
• 第2章 沼气分离提纯技术现状16-20
• 2.1 沼气的分离提纯16
• 2.2 沼气的干燥过程16-17
• 2.2.1 冷凝法16
• 2.2.2 吸附干燥16
• 2.2.3 吸收法16-17
• 2.3 沼气的脱硫过程17-18
• 2.3.1 生物氧化脱硫工艺17
• 2.3.2 碱性液体湿法工艺17
• 2.3.3 氧化铁吸收工艺17-18
• 2.3.4 活性炭吸附工艺18
• 2.3.5 吸收工艺18
• 2.4 沼气的分离过程18-20
• 2.4.1 深冷分离工艺18
• 2.4.2 水洗工艺18-19
• 2.4.3 聚乙二醇洗涤工艺19
• 2.4.4 变压吸附工艺19
• 2.4.5 膜分离工艺19-20
• 第3章 吸附分离技术20-42
• 3.1 吸附的定义20
• 3.2 吸附循环的分类20-22
• 3.2.1 变温吸附法20-21
• 3.2.2 变压吸附法21-22
• 3.3 等温吸附方程22-24
• 3.4 吸附等温线24
• 3.5 吸附应用24-27
• 3.5.1 吸附分离24-25
• 3.5.2 吸附制冷25-26
• 3.5.3 吸附真空26
• 3.5.4 吸附存储26
• 3.5.5 吸附泵26-27
• 3.6 吸附过程中的物质传递27-28
• 3.6.1 吸附质的传递过程27-28
• 3.6.2 穿透曲线28
• 3.7 吸附过程的特性28
• 3.8 吸附剂28-39
• 3.8.1 气体混合物分离用吸附剂29-36
• 3.8.2 吸附剂的物理性质36-37
• 3.8.3 吸附剂的再生方法37-38
• 3.8.4 吸附剂性能的测试方法38-39
• 3.9 典型变压吸附的基本循环及进展39-42
• 第4章 吸附分离提纯沼气工艺研究42-48
• 4.1 脱硫系统42-44
• 4.1.1 沼气脱硫工艺比选42-43
• 4.1.2 脱硫剂43-44
• 4.2 干燥系统44-46
• 4.2.1 沼气脱水工艺比选44-45
• 4.2.2 干燥剂45-46
• 4.3 分离系统46-48
• 4.3.1 CH_4/CO_2分离工艺的影响因素46
• 4.3.2 吸附剂46-48
• 第5章 装置方案设计48-62
• 5.1 设计依据与设计方案48-49
• 5.1.1 设计依据的标准48
• 5.1.2 设计原则与目标48
• 5.1.3 设计方案48-49
• 5.2 装置设计49-60
• 5.2.1 脱硫单元49-53
• 5.2.2 干燥单元53-58
• 5.2.3 分离单元58-60
• 5.3 总体设计60-62
• 第6章 装置运行性能试验方案设计62-66
• 6.1 试验目的62
• 6.2 试验仪器62
• 6.3 试验样品62-63
• 6.4 试验步骤63
• 6.5 测试方法63-66
• 6.5.1 气相色谱法-CH_4/CO_2含量测定63-64
• 6.5.2 碘滴定法-H_2S含量测定64-65
• 6.5.3 增重法-水分测定65-66
• 结论与展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录72-73
• 附录B 沼气中各单一气体的物理参数73

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