變壓吸附處理VOCs中的熱質(zhì)傳遞.pdf

1、本文分析討論了揮發(fā)性有機(jī)氣體處理技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，歸納總結(jié)了模擬變壓吸附模擬的理論基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上，著重分析了吸附與變壓吸附處理?yè)]發(fā)性有機(jī)氣體過(guò)程中濃度和溫度分布規(guī)律。根據(jù)吸附和變壓吸附流程的特點(diǎn)，構(gòu)建了描述吸附和變壓吸附過(guò)程中的質(zhì)量平衡模型、能量平衡模型程、吸附平衡模型和傳質(zhì)速率模型。根據(jù)線性推動(dòng)力原理，構(gòu)建了傳熱傳質(zhì)耦合的線傳質(zhì)系數(shù)方程，分析計(jì)算了各模型中應(yīng)用的參數(shù)。
　　 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，考察了活性炭在不同溫度下

2、的丙酮、甲苯的混合氣體的恒溫吸附性能。用擴(kuò)展的Langmuir方程將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，模型結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能較好吻合。利用擴(kuò)展的Langmuir方程考察丙酮、甲苯的競(jìng)爭(zhēng)吸附性，發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)甲苯的選擇吸附性較好，且該選擇性受溫度變化影響。
　　 利用二床變壓吸附裝置，實(shí)驗(yàn)研究了周期時(shí)間為606s的二床五步式變壓吸附工藝處理丙酮、甲苯的混合氣體，分析了變壓吸附過(guò)程中的壓力、溫度、氣相吸附質(zhì)濃度、固相吸附質(zhì)濃度變化規(guī)律。
　　

3、依據(jù)構(gòu)建的吸附和變壓吸附模型，開(kāi)發(fā)了基于化工軟件Athena Visual Studio吸附和變壓吸附過(guò)程模擬程序，利用有限差分法，對(duì)吸附與變壓吸附實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行比較。研究發(fā)現(xiàn)變壓吸附過(guò)程中的吸附階段和脫附階段的壓力可視為常數(shù)，均壓階段中的升壓/降壓過(guò)程可忽略。
　　 變壓吸附過(guò)程中的溫度變化可體現(xiàn)傳質(zhì)區(qū)的情況。溫度較高，變化較大處即為傳質(zhì)區(qū)發(fā)生的主要區(qū)域。溫度曲線隨周期數(shù)改變而改變。在變壓吸

4、附初期傳質(zhì)區(qū)移動(dòng)速率較慢；隨著變壓吸附的進(jìn)行，傳質(zhì)速率增大。變壓吸附經(jīng)過(guò)260h才能使整個(gè)吸附柱達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
　　 隨吸附柱高度的增加，氣相中各組分物質(zhì)濃度逐漸降低。在不同高處的不同吸附段時(shí)刻的氣相中丙酮的濃度曲線在不同時(shí)刻由于競(jìng)爭(zhēng)吸附的存在，在不同時(shí)間出現(xiàn)峰值。且隨著吸附段時(shí)刻值的增加，“峰”不斷前移，直至消失。而甲苯的在不同高處的不同吸附段時(shí)刻的氣相中的濃度曲線則不斷增加，吸附量不斷降低。
　　 丙酮、甲苯的脫附氣

5、濃縮率隨變壓吸附處理丙酮、甲苯混合氣體過(guò)程的進(jìn)行而降低，且丙酮較甲苯的濃縮率高；丙酮、甲苯的脫附氣濃縮率隨脫附時(shí)刻的增加而降低。
　　 吸附階段不同時(shí)刻的丙酮、甲苯的凈化效果隨變壓吸附處理丙酮、甲苯混合氣體過(guò)程的進(jìn)行而降低，且隨凈化時(shí)刻的增加，凈化效果增加。丙酮的凈化效果不如甲苯的凈化效果。
　　 考察真空脫附時(shí)長(zhǎng)隊(duì)特定操作條件下的特定變壓吸附流程對(duì)脫附氣濃速率和凈化效果的影響。確定了在變壓吸附流程的各階段的最佳時(shí)長(zhǎng)為：