吸附和變壓吸附多組分有機(jī)氣體的實(shí)驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、本文在分析有機(jī)氣體的處理技術(shù)和基礎(chǔ)理論研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，著重對(duì)吸附和變壓吸附處理有機(jī)廢氣的理論與實(shí)驗(yàn)方面進(jìn)行了研究。研究?jī)?nèi)容分為三部分：等溫吸附多組分有機(jī)氣體的實(shí)驗(yàn)研究、等溫吸附多組分有機(jī)氣體的數(shù)值模擬和變壓吸附多組分有機(jī)氣體的實(shí)驗(yàn)與模擬研究。 首先，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了JH凈化活性炭對(duì)甲苯和丙酮混合蒸氣在不同溫度(288.15K，293.15K，298.15K)下的吸附性能。用DY模型與擴(kuò)展的Langmuir模型描述了吸附性能，并根據(jù)擴(kuò)

2、展的Langmuir吸附等溫方程和實(shí)驗(yàn)曲線來(lái)分析JH凈化活性炭對(duì)甲苯與丙酮的吸附選擇性，結(jié)果表明，擴(kuò)展Langmuir模型結(jié)果優(yōu)于孔填充DY模型，JH凈化活性炭對(duì)甲苯的選擇性強(qiáng)于丙酮，且高的吸附溫度和低的進(jìn)口濃度條件有利于吸附分離甲苯和丙酮的混合氣體。 其次，理論與實(shí)驗(yàn)研究了丙酮和甲苯氣體在活性炭中的吸附性能與溫度變化，根據(jù)吸附規(guī)律，建立了丙酮和甲苯的LDF等溫?cái)?shù)學(xué)模型，并應(yīng)用有限差分方法求解模型。討論了傳熱與傳質(zhì)系數(shù)對(duì)吸附床層

3、溫度和流出濃度曲線的影響，并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)吸附相傳質(zhì)系數(shù)島變小，軸向熱擴(kuò)散系數(shù)KL、內(nèi)換熱系數(shù)hi和軸向質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)DLi變大時(shí)，丙酮和甲苯的吸附飽和時(shí)間延長(zhǎng)，床層溫度波動(dòng)變小，有利于吸附凈化丙酮和甲苯的混合氣體；反之，結(jié)果相反，但有利于變壓吸附分離甲苯和丙酮。同時(shí)通過(guò)模擬計(jì)算得到與實(shí)際情況相符的各組分傳質(zhì)傳熱參數(shù)：KL=0.00319W/(m·K)，hi=0.01542W/(m2·K)，DL1=0.05692m2/s，D

4、L2=0.06556m2/s，k1=0.0605s-1，k2=0.00756s-1。 最后，實(shí)驗(yàn)與模擬分析了兩床變壓吸附甲苯和丙酮混合蒸氣過(guò)程的床內(nèi)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)動(dòng)態(tài)，討論了傳熱與傳質(zhì)系數(shù)對(duì)吸附床層溫度和濃度曲線的影響，并與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在變壓吸附過(guò)程中，傳熱系數(shù)的變化越大，溫度波動(dòng)下降越明顯，且傳熱系數(shù)對(duì)溫度的影響程度的順序?yàn)椋篽i>ho>KL；傳熱系數(shù)只影響脫附濃度，影響程度的順序?yàn)椋篽i>KL>ho；傳質(zhì)系