吸附脱除二氧化碳中微量乙烷的研究

【摘要】： 二氧化碳的回收再资源化具有重要的科学意义和应用价值。乙烷是可能存在于二氧化碳气源中的一种杂质,如能将其深度脱除,就很容易生产成食品级二氧化碳液体添加剂或其他用途的高纯度二氧化碳。本文针对二氧化碳气源中存在的杂质——乙烷,致力于开发出高效的脱除二氧化碳中乙烷的吸附剂,以达到深度脱除二氧化碳中微量乙烷杂质的目的。 首先对吸附剂进行了筛选和评价,考察了不同种类吸附剂对乙烷吸附性能的影响,分析了活性炭孔隙的物理结构和孔表面的化学性质对其吸附性能的影响。实验结果表明:活性炭因其较大的比表面积、丰富的微孔、适量的中孔以及呈非极性的表面性质,是吸附脱除二氧化碳中微量乙烷的最佳吸附剂。 然后通过酸碱改性、氧化改性、还原改性和负载金属改性对活性炭进行改性处理,评价了各种改性活性炭对乙烷的吸附性能,详细考察了浸渍剂种类、浸渍剂浓度、处理温度以及处理时间等因素对活性炭吸附性能的影响。实验结果表明:酸碱改性、弱氧化改性和还原改性都能提高活性炭的吸附性能,其中当处理温度为30℃、处理时间为3h,用5%的HCl改性的活性炭对乙烷的吸附量最大,而强氧化改性和负载金属离子改性不利于活性炭对乙烷的吸附脱除。 最后详细考察了气体流量、吸附剂颗粒度、床层高度、吸附温度以及进气乙烷浓度等吸附条件对穿透曲线、吸附量、LUB(不能利用床层高度)和Q(床层利用率)的影响,并考察了再生温度、再生时间和再生次数等再生条件对活性炭吸附性能的影响。实验结果表明:LUB随着原料气流量的减小而缩短,随着吸附剂颗粒度的减小而缩短,随着床层高度的增加而拉长;随着吸附温度的升高和乙烷浓度的降低,活性炭对乙烷的吸附量减少;气体热再生法对活性炭有较好的再生效果,吹扫气为空气,再生温度为120℃,再生时间为180min时,经多次再生的活性炭依然有很好的吸附性能。 【关键词】：二氧化碳 乙烷 活性炭 吸附
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ116.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-21
• 1.1 精制二氧化碳的方法11-14
• 1.1.1 低温蒸馏法11
• 1.1.2 膜分离法11-12
• 1.1.3 催化燃烧法12-13
• 1.1.4 吸附法13-14
• 1.1.5 几种精制二氧化碳的比较14
• 1.2 脱除乙烷用活性炭研究14-18
• 1.2.1 活性炭的种类及其特点14
• 1.2.2 活性炭的结构和性质14-15
• 1.2.3 活性炭的吸附机理15-16
• 1.2.4 活性炭表面化学性质16-18
• 1.3 活性炭表面改性研究18-20
• 1.3.1 表面结构特性改性18
• 1.3.2 表面化学性质改性18-20
• 1.4 论文的主要内容与目的20-21
• 2 实验部分21-27
• 2.1 实验药品及原料21-23
• 2.1.1 实验药品21-22
• 2.1.2 吸附剂的筛选22
• 2.1.3 活性炭的预处理22
• 2.1.4 改性活性炭的制备22-23
• 2.2 实验装置与操作23-25
• 2.2.1 配制原料气23-24
• 2.2.2 实验装置和实验步骤24
• 2.2.3 活化再生装置24-25
• 2.3 吸附剂的物化性能表征25-26
• 2.3.1 低碳烷烃的检测25
• 2.3.2 比表面积和孔径分布25
• 2.3.3 傅立叶红外分析25
• 2.3.4 热重分析25-26
• 2.4 吸附剂评价指标26-27
• 3 吸附剂的选择及其性质对吸附性能的影响27-37
• 3.1 吸附剂的选择27-29
• 3.2 活性炭表面结构对吸附性能的影响29-34
• 3.3 预处理34-36
• 3.3.1 加热预处理对吸附性能的影响34-35
• 3.3.2 水处理对吸附性能的影响35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 改性活性炭脱除低浓度乙烷的研究37-46
• 4.1 酸碱改性37-40
• 4.2 氧化改性40-43
• 4.2.1 浸渍剂种类和浓度对吸附性能的影响40-42
• 4.2.2 处理温度对吸附性能的影响42-43
• 4.2.3 处理时间对吸附性能的影响43
• 4.3 还原改性43-44
• 4.4 负载金属离子改性44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 5 吸附和再生条件对吸附性能的影响46-60
• 5.1 气体流量对吸附性能的影响46-49
• 5.2 吸附剂粒度对吸附性能的影响49-51
• 5.3 床层高度对吸附性能的影响51-53
• 5.4 吸附温度对吸附性能的影响53-54
• 5.5 乙烷进气浓度对吸附性能的影响54-55
• 5.6 再生条件对吸附性能的影响55-59
• 5.6.1 再生温度的影响56-57
• 5.6.2 再生时间的影响57-58
• 5.6.3 再生次数的影响58-59
• 5.7 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况64-65
• 致谢65-66

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