氫氣純化變壓吸附的穿透曲線及循環(huán)熱效應(yīng).pdf

1、近年來(lái)，如何探索和利用可再生清潔能源已成了世界各國(guó)政治和工業(yè)領(lǐng)域活動(dòng)的熱點(diǎn)。氫能具備可再生、燃燒后無(wú)污染物、單位質(zhì)量熱值高等特點(diǎn)，一直被人們視為人類未來(lái)理想能源。氫能有效利用離不開(kāi)氫氣的純化、制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和安全使用等方面，其中氫氣的純化對(duì)氫氣用于化工、食品和汽車等領(lǐng)域具有重要意義。常見(jiàn)的催化裂解制氫過(guò)程通常含有多種雜質(zhì)氣體，諸如CO、CO2、CH4和N2等，如何將這些雜質(zhì)氣體分離成了氫氣高效利用的瓶頸。
　　本文研究的對(duì)象為變

2、壓吸附（PSA：Pressure Swing Adsorption）氫氣純化技術(shù)，著重研究氫氣純化變壓吸附過(guò)程熱效應(yīng)對(duì)氣體吸附分離性能的影響?；跓崃W(xué)基本原理，結(jié)合多組分氣體在吸附床中穿透過(guò)程中的質(zhì)量守恒、能量守恒和動(dòng)量守恒以及氣體狀態(tài)方程，建立多組分氣體吸附模型，并運(yùn)用多物理耦合軟件仿真平臺(tái)Comsol和化工過(guò)程軟件平臺(tái)Aspen Adsim實(shí)現(xiàn)對(duì)多組分吸附模型的數(shù)值求解，并對(duì)模型求解結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和模型改進(jìn)。
　　首先，根

3、據(jù)單組分氣體的吸附等溫線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用Matlab曲面擬合工具擬合出與溫度相關(guān)的Langmuir吸附平衡模型參數(shù)，并討論擬合結(jié)果適用性問(wèn)題?；跓崃W(xué)、流體力學(xué)和傳熱傳質(zhì)學(xué)，建立多組分氣體在吸附床中的吸附、傳熱與傳質(zhì)模型，并給出模型的初始條件和邊界條件。
　　其次，進(jìn)一步研究吸附床結(jié)構(gòu)對(duì)多組分氣體穿透曲線熱效應(yīng)的影響。研究了三元混合氣體（H2、CO和CH4）在活性炭和沸石吸附床中的穿透曲線熱效應(yīng)影響以及四組分混合氣（H2、CO、CH

4、4和CO2）在改進(jìn)環(huán)狀套床結(jié)構(gòu)變壓吸附系統(tǒng)的氣體穿透曲線及其熱效應(yīng)的影響。此外，研究了四元混合氣（H2、CO、CH4和CO2）在由活性炭和沸石構(gòu)成的層狀吸附床中的氣體穿透曲線及其熱效應(yīng)影響，著重分析了系統(tǒng)換熱條件、環(huán)境溫度以及活性炭/沸石層狀床中活性炭與沸石高度比對(duì)氣體穿透曲線及其熱效應(yīng)的影響。
　　最后，針對(duì)新型金屬有機(jī)框架物吸附材料變壓吸附氫氣純化過(guò)程，研究了三元?dú)怏w（H2、CO和CH4）在Cu-BTC吸附床中的吸附和脫附循環(huán)