氫氣純化變壓吸附的穿透曲線及循環(huán)熱效應.pdf

1、近年來，如何探索和利用可再生清潔能源已成了世界各國政治和工業(yè)領域活動的熱點。氫能具備可再生、燃燒后無污染物、單位質(zhì)量熱值高等特點，一直被人們視為人類未來理想能源。氫能有效利用離不開氫氣的純化、制備、儲存、運輸和安全使用等方面，其中氫氣的純化對氫氣用于化工、食品和汽車等領域具有重要意義。常見的催化裂解制氫過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。
　　本文研究的對象為變

2、壓吸附（PSA：Pressure Swing Adsorption）氫氣純化技術，著重研究氫氣純化變壓吸附過程熱效應對氣體吸附分離性能的影響?；跓崃W基本原理，結合多組分氣體在吸附床中穿透過程中的質(zhì)量守恒、能量守恒和動量守恒以及氣體狀態(tài)方程，建立多組分氣體吸附模型，并運用多物理耦合軟件仿真平臺Comsol和化工過程軟件平臺Aspen Adsim實現(xiàn)對多組分吸附模型的數(shù)值求解，并對模型求解結果進行實驗驗證和模型改進。
　　首先，根

3、據(jù)單組分氣體的吸附等溫線實驗數(shù)據(jù)應用Matlab曲面擬合工具擬合出與溫度相關的Langmuir吸附平衡模型參數(shù)，并討論擬合結果適用性問題?；跓崃W、流體力學和傳熱傳質(zhì)學，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，進一步研究吸附床結構對多組分氣體穿透曲線熱效應的影響。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影響以及四組分混合氣（H2、CO、CH

4、4和CO2）在改進環(huán)狀套床結構變壓吸附系統(tǒng)的氣體穿透曲線及其熱效應的影響。此外，研究了四元混合氣（H2、CO、CH4和CO2）在由活性炭和沸石構成的層狀吸附床中的氣體穿透曲線及其熱效應影響，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氣體穿透曲線及其熱效應的影響。
　　最后，針對新型金屬有機框架物吸附材料變壓吸附氫氣純化過程，研究了三元氣體（H2、CO和CH4）在Cu-BTC吸附床中的吸附和脫附循環(huán)