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吸收-膜法耦合分离（CO2/H2）基础研究

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吸收-膜法耦合分离（CO2/H2）基础研究

作者：李向明中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

二氧化碳减排技术是国内外的研究热点,二氧化碳排放导致大气中二氧化碳浓度急剧增加,使温室效应更加严重,引起全球气候变暖。然而CO和H的混合气通过单一技术分离往往受制于温度、压力和气体组分的影响。因此,本文提出一种吸收-膜分离耦... 详细信息

二氧化碳减排技术是国内外的研究热点,二氧化碳排放导致大气中二氧化碳浓度急剧增加,使温室效应更加严重,引起全球气候变暖。然而CO和H的混合气通过单一技术分离往往受制于温度、压力和气体组分的影响。因此,本文提出一种吸收-膜分离耦合方法,通过吸收剂吸收酸性组分,使得H组分在釜中富集,而膜优先渗透H,使得CO在釜中富集,在分离过程中,两种分离方式不存在竞争关系,因此可以提高混合气体分离效率。本文采用耦合的方式对混合气进行了分离研究。首先采用N-甲基二乙醇胺（MDEA）溶液作为吸收剂,采用间歇吸收法完成了CO/H的吸收分离实验研究,获得不同温度、压力条件下的吸收分离实验结果。其次采用含咪唑结构的6FDA型聚酰亚胺（6FDA-BI）作为H分离膜,完成了H回收性能评价实验,分别考察了气体组分、实验温度、压力对产品气H浓度的影响。为后续的耦合分离实验提供了基础数据。然后在此基础上,选择适宜的操作条件,对耦合分离实验研究,得到耦合分离结果的影响规律,并与单一分离方式相比。在308.15 K、6 bar条件下,耦合分离得到的平衡气组成比单一吸收分离方式相比会相对增大,耦合过程膜后渗透气H浓度为87.42%,高于单一分离方式的57.41%。最后利用MATLAB软件进行了理论计算,模拟计算结果与实验结果误差较小,为后续模拟过程提高支撑。将膜面积放大为20 cm进行研究,在不影响吸收过程的前提下,膜后H浓度为69.81%大于单一分离方式的膜后H浓度58.33%。实验结果表明,两种分离技术耦合的方式可以产生相互促进的效果,能够有效改善分离效果。

关键词：氢气二氧化碳吸收分离膜分离耦合分离

ZIF-8/溶剂浆液体系吸收—吸附耦合分离C1/C2气体混合物的模拟计算

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ZIF-8/溶剂浆液体系吸收—吸附耦合分离C1/C2气体混合物的模拟计算

作者：程钰莹中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

在石油化工行业中,裂解气等中含有C2高经济价值组分,常规分离方法都有着各自的现实瓶颈,吸收-吸附耦合分离法是近几年来一种新的分离技术,具有很广阔的前景和开发潜力,本文主要围绕利用程序模拟ZIF-8/水浆液或者ZIF-8/乙二醇浆液对C1/C... 详细信息

在石油化工行业中,裂解气等中含有C2高经济价值组分,常规分离方法都有着各自的现实瓶颈,吸收-吸附耦合分离法是近几年来一种新的分离技术,具有很广阔的前景和开发潜力,本文主要围绕利用程序模拟ZIF-8/水浆液或者ZIF-8/乙二醇浆液对C1/C2的分离过程,该方法可以实现连续操作,对实现工业化有一定的价值。本文利用平衡级模型对吸收-吸附耦合分离进行模拟闪蒸,研究内容如下:(1)采用Petal-Teja状态方程结合Kurihara混合规则计算气体在液体溶剂中的溶解平衡,确定混合规则中水、乙二醇对纯组分气体的二元交互作用参数。采用Langmuir等温吸附方程计算气体在固体ZIF-8中的吸附平衡,确定吸附模型中的参数。将浆液中ZIF-8表面水膜和乙二醇膜的选择渗透压关联成气-液平衡逸度的多项式。(2)分别模拟计算ZIF-8/水和ZIF-8/乙二醇浆液对纯组分CH、CH、CH、N的吸收吸附过程。通过单组分气体吸收吸附模拟的结果可以看出,相对于ZIF-8/乙二醇浆液分离混合气体,ZIF-8/水浆液对于CH/N等含烃类混合气的分离可能更加地合适。(3)模拟计算ZIF-8/水和ZIF-8/乙二醇浆液对C1/C2气体组分的闪蒸分离效果。通过对C1/C2混合气体的模拟计算结果,可以看出模型计算值与实验值符合较好,ZIF-8/水浆液对涉及这四种气体组分的混合气的分离效果好于ZIF-8/乙二醇浆液,采用ZIF-8/水浆液作为分离介质时能获得相对更高的C2组分回收率,表明ZIF-8/水浆液更适合用于对裂解干气的分离。

关键词：吸收-吸附耦合分离平衡闪蒸 C2组分

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吸附-膜分离耦合回收氢气实验研究

吸附-膜分离耦合回收氢气实验研究

作者：张宇中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

炼油和石化装置在生产过程中通常会副产多种含氢尾气,随着对H需求量的日益增加,如何将H从含氢尾气中高效分离愈受国内外学者关注。通常含氢尾气成分复杂,压力多变,单一H分离技术往往适应性不够。因此,本文提出一种吸附-膜分离耦合方法,... 详细信息

炼油和石化装置在生产过程中通常会副产多种含氢尾气,随着对H需求量的日益增加,如何将H从含氢尾气中高效分离愈受国内外学者关注。通常含氢尾气成分复杂,压力多变,单一H分离技术往往适应性不够。因此,本文提出一种吸附-膜分离耦合方法,通过吸附剂吸附非氢组分,氢气选择膜优先渗透氢气,实现各组分定向分离,从而保证原料气中维持较高的组分浓度（或逸度）,达到提高传质分离速率和增加相分离程度的目的。论文首先选用高分子聚合物Pebax2533为原料,采用溶剂挥发法制备了气体分离膜,完成了H/CH膜分离实验研究,得到不同压力、温度和原料气组成条件下的膜分离实验结果。其次选用5A分子筛为吸附剂,通过静态吸附法得到H和CH的等温吸附曲线并计算吸附热。采用间歇吸附法完成了H/CH的等温吸附分离实验研究,获得不同温度和压力条件下的吸附分离实验结果,从而为后续耦合分离实验提供基础数据和指导。最后,完成了不同操作条件下吸附-膜分离耦合回收H实验,得到不同操作条件对耦合分离结果的影响规律,并与单一分离方法的实验结果进行了对比。在10℃、6 bar条件下,单一膜分离可将H浓度35.99%的原料气提浓至46.95%,单一吸附分离可将H浓度提浓至72.84%,而耦合分离方法可得到H浓度为85.76%的膜后富氢气以及H浓度为73.22%的膜前剩余气,实验结果表明耦合分离方法能够有效改善分离效果。

关键词：氢气吸附分离膜分离耦合分离

耦合精馏制取乙基叔丁基醚可行性分析及模拟优化

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石油化工 2018年第9期47卷 985-990页

作者：李永飞刘桂莲西安交通大学化学工程学院陕西西安710049

根据耦合乙基叔丁基醚(ETBE)-乙醇分离和乙醇脱水的新思路,采用UNIQUAC物性方法回归了ETBE-水-乙醇三元物系中ETBE的交互作用参数,并基于剩余曲线图用边界值法分析了ETBE-乙醇和乙醇-水耦合分离的可行性。利用Aspen Plus软件对耦合工艺... 详细信息

根据耦合乙基叔丁基醚(ETBE)-乙醇分离和乙醇脱水的新思路,采用UNIQUAC物性方法回归了ETBE-水-乙醇三元物系中ETBE的交互作用参数,并基于剩余曲线图用边界值法分析了ETBE-乙醇和乙醇-水耦合分离的可行性。利用Aspen Plus软件对耦合工艺流程进行了详细模拟,并优化了部分操作参数。模拟结果表明,该流程可生产纯度在98%(w)以上的ETBE,且分离得到的无水乙醇除用于提供ETBE的反应原料外,每天可额外产出5.6 t;在醇烯比为1.5、异丁烯转化率为95%的条件下时,乙醇浓缩液含量为94%(w)时,浓缩塔和耦合分离塔的总平均能耗最小。

关键词：乙基叔丁基醚无水乙醇耦合分离模拟优化

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用于含油污水处理的气浮旋流耦合技术研究

环境污染治理技术与设备 2006年第8期7卷 86-89页

作者：白志山汪华林裴世瑜王建文刘文权华东理工大学化工机械研究所上海200237 中国石油锦州石化分公司锦州121001

建立了气浮旋流耦合装置。测试了气浮旋流耦合装置的分离效果，实验表明，在加气量质量比为0．003-0.020，含油污水浓度为50—300mg／L条件下，气浮旋流耦合装置可比单纯的旋流分离装置的分离效率提高10％，50％。

关键词：含油污水气浮旋流器耦合分离

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油水乳液分离沼气实验研究

化工学报 2014年第5期65卷 1743-1749页

作者：刘煌吴雨晴陈光进刘蓓杨兰英潘勇中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室北京102249

研究了柴油-水乳液体系在水合物生成条件下对沼气（CO2/CH4）中 CO2的捕集能力。阻聚剂Span20被加入到乳液中以分散水滴和水合物颗粒。综合考虑了温度、原料气组成、压力和乳液含水率对柴油-水乳液体系分离能力的影响。从实验结果可以... 详细信息

研究了柴油-水乳液体系在水合物生成条件下对沼气（CO2/CH4）中 CO2的捕集能力。阻聚剂Span20被加入到乳液中以分散水滴和水合物颗粒。综合考虑了温度、原料气组成、压力和乳液含水率对柴油-水乳液体系分离能力的影响。从实验结果可以看出，吸收-水合耦合分离效果明显优于单独的吸收分离，且分离平衡后，浆液中水合物分散均匀，流动性良好。乳液体系分离能力在一定范围内随着温度降低和含水率的增加而增强。综合考虑乳液分离能力和流动特性表明，温度270.15～272.15 K，体系含水率20%～25%（vol）和初始推动力为3.2 MPa左右时为最合适的分离条件，在对应条件下经过两级模拟分离，气相中CO2浓度能从31%（mol）降到近10%（mol），超过87%（mol）的CO2被水合物浆液捕集。

关键词：沼气油-水乳液耦合分离水合物

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二氧化碳分离捕集研究进展

现代化工 2016年第11期36卷 56-60页

作者：宗杰马庆兰陈光进孙长宇中国石油大学(北京)化学工程学院北京102249

详细介绍了国内外捕集二氧化碳的方法及发展情况,重点分析了低温分离、膜分离/吸收、吸收、吸附分离和水合物法、吸收-水合/吸附耦合分离法分离捕集二氧化碳的优势及缺点。得出可以将2种或多种分离方法联合使用,避免单一使用时带来的劣... 详细信息

详细介绍了国内外捕集二氧化碳的方法及发展情况,重点分析了低温分离、膜分离/吸收、吸收、吸附分离和水合物法、吸收-水合/吸附耦合分离法分离捕集二氧化碳的优势及缺点。得出可以将2种或多种分离方法联合使用,避免单一使用时带来的劣势,实现高效率低能耗分离捕集CO_2气体。指出未来还需克服多种方法联合使用时对分离设备的高要求及材料稳定性等问题。

关键词：二氧化碳分离与捕集吸收-水合/吸附耦合分离

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生物乙醇原位分离技术的研究进展

化工进展 2022年第3期41卷 1318-1329页

作者：吴涵竹司志豪秦培勇北京化工大学生命科学与技术学院北京100029

生物乙醇是一种重要的可再生生物燃料,使用生物乙醇可大幅减少温室气体排放。为了建立更高效低能耗的生物乙醇回收工艺,原位分离(ISPR)技术应运而生。本文综述了近年来乙醇原位分离的研究进展,从原理及应用等进行多方面详细地介绍,包括... 详细信息

生物乙醇是一种重要的可再生生物燃料,使用生物乙醇可大幅减少温室气体排放。为了建立更高效低能耗的生物乙醇回收工艺,原位分离(ISPR)技术应运而生。本文综述了近年来乙醇原位分离的研究进展,从原理及应用等进行多方面详细地介绍,包括气提、真空发酵、吸附、液-液萃取、渗透汽化、膜蒸馏等分离技术。针对分离性能、能耗成本等问题分析了不同分离技术耦合发酵过程的优势及不足,重点回顾了以渗透汽化为代表的膜分离技术,总结了渗透汽化膜材料的选择以及膜的制备方法,旨在提升乙醇分离膜性能优化乙醇分离工艺。为整合不同分离技术的特点及优势,聚焦多级耦合分离系统的开发对各级分离技术联用的性能及潜力进行剖析与评价,并在此基础上研判其发展前景。

关键词：生物乙醇原位分离技术发酵过程耦合分离

ZIF-8/乙二醇体系分离捕集CO_2溶解度的模拟计算

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化工学报 2018年第10期69卷 4276-4283页

作者：宗杰马庆兰陈光进孙长宇中国石油大学(北京)高压流体相态及物性研究实验室北京102249

吸收-吸附耦合分离法在分离捕集CO_2方面表现出潜在的优势,应用Kurihara等提出的基于局部组成概念的混合规则与Patel-Teja状态方程相结合确定乙二醇与气体组分间的吸收平衡,由溶解度实验数据确定了混合规则中的二元交互作用参数;采用Lan... 详细信息

吸收-吸附耦合分离法在分离捕集CO_2方面表现出潜在的优势,应用Kurihara等提出的基于局部组成概念的混合规则与Patel-Teja状态方程相结合确定乙二醇与气体组分间的吸收平衡,由溶解度实验数据确定了混合规则中的二元交互作用参数;采用Langmuir等温吸附方程确定ZIF-8与气体组分间的吸附平衡,进而确定了ZIF-8表面乙二醇膜的选择渗透压与气体组分平衡逸度间的关联式。最后将热力学模型应用到了预测ZIF-8/乙二醇浆液分离捕集CO2体系。

关键词：二氧化碳吸收-吸附耦合分离热力学模型