复合吸收剂-膜吸收分离CO_2

建立了传质微分方程-传质阻力方程相结合的膜吸收数学模型,对氨基乙酸钾-哌嗪复合吸收剂的膜吸收过程进行模拟,讨论了吸收剂液速、膜孔湿润率和温度等因素对膜吸收的影响。实验结果表明,复合吸收剂的性能明显优于单一吸收剂的性能,复合吸收剂能提供高驱动力,在相同的操作条件下,与单一吸收剂相比,采用复合吸收剂,气体出口CO2的摩尔分数降低了20%~25%;气速和液速的变化对膜吸收的影响较小,而膜孔湿润率和温度对膜吸收的影响较大;模拟结果与实验值基本吻合,膜吸收数学模型能很好地模拟复合吸收剂的膜吸收过程。     

中空纤维膜吸收法脱除H2S的实验研究

研究了用中空纤维膜组件脱除天然气中的H2S的吸收过程.采用疏水性聚丙烯中空纤维膜(HFPPM)制成膜组件,以甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液作为吸收剂,考察了吸收液浓度、吸收液流速、气相流速等因素对H2S膜吸收过程的影响.实验结果表明,质量分数为30%的MDEA吸收液在流速为78.1 ml/s,气速为0.064 m/s时,H2S的脱除率为95.8%,H2S的总传质系数为4.8×10-8mol·(m2·s·Pa)-1;质量分数为35%的MDEA在同样的条件下H2S脱除率达98.1%.而且在实验的较宽天然气H2S浓度范围内,MDEA吸收剂H2S脱除率保持在90%以上.实验证明膜吸收法也许是有良好发展前景脱除H2S的方法.     

CO_2分离中空纤维复合膜的制备及其气体渗透性能的研究

以甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)-聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)共聚物为分离层材料,以聚砜(PSf)中空纤维膜作为底膜,采用浸渍涂层的方法制备了P(DMAEMA-PEGMEMA)/PSf中空纤维复合膜。考察了涂层液中共聚物的含量和涂层次数对中空纤维复合膜的性能以及操作条件(温度和压差)对分离性能的影响。实验结果表明,涂层液中共聚物的质量分数为2%、经4次涂层制备的中空纤维复合膜具有较佳的性能,在35℃,0.2MPa条件下CO2渗透速率达24.3GPU,选择性系数αCO2/N2,αCO2/CH4,αCO2/H2分别为30.9,12.5,1.5;在中空纤维复合膜中CO2,N2,CH4,H2的渗透速率符合Arrhenius关系式;N2,CH4,H2在中空纤维复合膜中的渗透行为符合溶解-扩散模型,CO2的渗透由溶解-扩散和促进传递两部分组成。     

两相顺流纤维液膜间传质的研究

论述了一种新型两相顺流介质在纤维丝上形成液膜，实现膜面接触传质的原理，运用数值模拟方法分析，得出两相顺流液膜间形成层流时的流速比及其与传质效率的关系。     

纤维素非对称中空纤维超滤膜的制备与油水分离应用的研究

以N,N-二甲基乙酰胺为非溶剂添加剂制备了纤维素非对称中空纤维超滤膜,同时考察了外凝胶浴温度以及芯液种类对纤维素非对称中空纤维超滤膜结构和性能的影响,并制备了大尺寸膜组件进行油水分离实验。实验结果表明,非溶剂添加剂的加入提高了纤维素中空纤维超滤膜的渗透通量;且随外凝胶浴温度的升高,膜断面出现更多的指状孔结构,外皮层厚度逐渐减小,渗透通量增大,在外凝胶浴温度为65℃时达到29.3L/(m2.h1);采用二甲基亚砜为芯液,膜内侧皮层消失,外皮层变薄,得到含有大量贯通状孔的更明显的非对称结构;油水分离实验中,在不同油质量浓度的原料液条件下,膜组件对油的截留率均可达到98%以上;并对油质量浓度50mg/L的原料液进行了540h操作考察,渗透液含油量小于1mg/L。     

致密砂岩气藏开发传质过程的时间尺度研究

致密砂岩储层在空间上具有强烈的尺度性,包括致密基块孔喉尺度、天然裂缝尺度、水力缝尺度以及宏观气井尺度,这种多尺度结构对气藏流体在储层空间分布和流动中起控制作用。致密砂岩气藏开发传质过程包括基块孔喉尺度的解吸、扩散和渗流,还有天然裂缝和水力裂缝尺度的渗流。气体在不同空间尺度中的流动具有时间效应,在裂缝中流动较快,在孔隙和喉道中流动较慢,而微孔中的扩散更慢,且易受外界环境变化的影响。基于4种尺度下气体的传质过程,推导了各个尺度下不同传质过程的特征时间计算公式,得到了对应空间尺度下的时间尺度范围,结果表明,基块中的扩散和渗流过程在时间尺度上分别为101~1010s和100~106s,而天然裂缝和人工裂缝中在时间尺度上为10-2~101s。指出致密砂岩气藏开发要注意储层保护与改造并举,采用特殊结构井、多层合采井和钻加密井等技术。     

圆盘塔中CO2吸收的传质动力学研究

采用圆盘塔吸收装置,测定水和醇胺溶液吸收CO2的速率。建立吸收传质的动力学模型,研究吸收液流量、浓度对吸收速率的影响。结果表明,流量为4．8L／h,乙醇胺浓度为0．06％为最佳;乙醇胺溶液中添加甲基胺可明显提高CO2的吸收速率,且混合溶剂中乙醇胺与甲基胺浓度比5：1为最佳。     

捕获CO_2的新合成膜

<正>美国加州大学欧文分校的研究人员参照鸟肺开发了一种捕获CO2的人工合成膜,他们认为鸟肺具有最有效的传质特性和最高的比表面积。此合成膜通过两个铜管之间两种不同直径的聚乳酸纤维(100μm和300μm)拉伸制成,采用不同直径的纤维可使膜变得更紧密、更高效。将得到的膜组件放置在以聚二甲基硅氧烷(PDMS)液体填充的模具中,放置并在适度真空中加热至200℃,使纤维解聚得到类似于管壳式换热器的结构。     

中空纤维膜沸石吸附技术在宁夏石化罐区的工业应用

环保部2014年发布的《石化行业挥发性有机物综合整治方案》,要求全面开展石化行业VOCs综合整治,大幅减少石化行业VOCs排放,促进环境空气质量改善。宁夏石化炼油业务区内分散的污水提升池未设置废气处理设施,经排查,各污水提升池的通气口已成为分散的VOCs污染源。高浓度废气中的有机组分,对池壁造成了腐蚀,影响装置安全稳定运行。宁夏石化公司采用中空纤维膜沸石吸附材料,通过撬装回收装置,处理污水池高浓度废气。经处理后的废气VOCs满足GB 31570—2015《石油炼制工业污染物排放标准》等相关规范要求,实现了废气治理达标排放,有效地减缓了现场池壁的腐蚀。     

纤维素气凝胶负载有机胺强化CO_2吸附的研究

以氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体(BMIMCl)为纤维素溶解介质,通过冷冻干燥法制备出具有三维孔道结构的纤维素气凝胶,并利用浸渍法分别将二乙醇胺(DEA)、二乙烯三胺(DETA)、多乙烯多胺(PEPA)和聚乙烯亚胺(PEI)负载于纤维素气凝胶上,以强化其CO_2吸附性能。采用FT-IR、TG/DTG、SEM、N_2等温吸脱附等方法对材料进行了表征,并采用自制静态吸附装置对负载前后气凝胶的CO_2吸附性能进行了测试。结果表明,虽然有机胺负载的纤维素气凝胶的比表面积和孔容有一定程度的下降,但负载有机胺能显著提高纤维素气凝胶对CO_2的吸附量,其中负载DEA时效果最好。CO_2吸附量随DEA负载量的增加呈现先增大后减小的趋势,当DEA加入质量分数为40%时气凝胶对CO_2吸附量最大,在313.15K、绝对压力190kPa下,达到1.99mmol/g,而相同条件下,未浸渍的纤维素气凝胶吸附量仅为0.55mmol/g。拟合结果表明,CO_2在有机胺负载的纤维素气凝胶上的吸附行为符合Langmuir单分子层吸附模型。     

α-Al_2O_3中空纤维复合膜的制备及其对甲醇水溶液的分离

采用聚酰胺酸(PA)-N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)或PA-SiO2颗粒-DMAC涂膜液涂敷,通过300℃亚胺化或800℃碳化处理,对α-Al2O3中空纤维膜进行改性。在改性α-Al2O3中空纤维膜上浸涂聚乙烯醇(PVA)溶液并用戊二醛(GA)交联剂进行交联,制备α-Al2O3中空纤维渗透汽化复合膜,并对甲醇水溶液进行渗透汽化膜分离,考察了温度、料液浓度、涂膜液组成对复合膜分离性能的影响。实验结果表明,涂敷PA-DMAC涂膜液并经亚胺化的改性方式最佳,在此基础上浸涂12%(w)PVA溶液和6%(w)GA交联剂制备的复合膜分离性能较好;在温度40℃、压差100 kPa的条件下,对96%(w)甲醇水溶液的分离因子为25.0,渗透通量为15.0 g/(m2·h)。     

MDEA+2,3-丁二酮水溶液对CO_2吸收速率的测定

采用恒定容积法测定了不同条件下混合溶剂(w(MDEA)48 5%+w(2,3 丁二酮)5%+水)吸收CO2的吸收速率。结果表明,在相同条件下,较高温度下的吸收速率较高;随着溶剂中CO2平衡浓度的增加,表观吸收速率常数降低;相同条件下,本文使用的混合溶剂吸收CO2的速率高于其他两种混合溶剂(w(MDEA)48 5%+水;w(MDEA)48 5%+w(环丁砜)5 0%+水)。     

1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐水溶液对CO_2的吸收特性

以1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐([APMim]Br)为功能型离子液体,考察了其水溶液对CO2的吸收性能。实验结果表明,[APMim]Br水溶液的含水量(w)为65%~85%较适宜,在该含水量下,[APMim]Br水溶液对CO2具有优异的吸收-解吸特性。含水量增大可大幅提高[APMim]Br水溶液对CO2的物理吸收能力。随压力的增大,[APMim]Br水溶液对CO2的物理吸收量基本呈线性增长趋势,遵循亨利定律。温度对[APMim]Br水溶液物理吸收能力的影响显著大于对化学吸收能力的影响。当压力一定时,[APMim]Br水溶液对CO2的吸收-解吸范围随含水量的增大而变宽。[APMim]Br水溶液在同等条件下对CO2的吸收能力优于醇胺溶液。     

考虑湿润比和横向对流的降膜吸收过程的数值模拟及分析

针对以溴化锂水溶液为工质的水平管吸收器，考虑湿润比和横向对流作用，建立了描述水平管外表面的降膜流动吸收传热传质耦合过程的数学模型。采用涡量流函数法求解，得到了考虑横向对流和湿润比时的液膜内部参数分布。模拟计算及分析的结果表明，横向对流可以强化传热传质效果；湿润比降低则吸收性能变差；吸收器传热系数和换热量随溶液喷淋密度增大而增大，而传质系数和吸收速率则先增大后减小，存在最佳喷淋密度。     

CO_2直接羧化法制备3,4-二甲基苯甲酸的研究

以AlCl3为催化剂,通过CO2直接羧化邻二甲苯制备了3,4-二甲基苯甲酸,并优化了反应条件。最终优化条件为为:在0.8MPa～0.9MPa下,催化剂加入量为邻二甲苯质量的62.13%,温度为50℃,反应时间为12h时,产品产率大于85%,产品纯度为96%。     

汽油纤维液膜脱硫醇工艺中硫化物氧化反应的研究

采用连续抽提-氧化过程模拟汽油纤维液膜脱硫醇工艺,研究了汽油纤维液膜脱硫醇过程中硫化氢中的硫离子(S2-)和硫醇中的硫醇离子(C3H7S-)的转化率规律及S2-氧化产物的分布情况;通过汽油铜片腐蚀实验考察了催化剂碱液氧化再生过程中生成的单质S对汽油腐蚀性能的影响,并对S2-深度氧化条件进行了探讨。实验结果表明,S2-的转化率随抽提-氧化次数的增加和汽油中C3H7S-含量的增加而降低,C3H7S-的转化率随抽提-氧化次数的增加而降低;在四磺化酞菁钴含量为100μg/g、w(NaOH)=10%、抽提温度30℃、抽提时间20m in、氧化温度30℃、氧化时间20m in、搅拌转速1 200r/m in、空气流量56mL/m in的条件下,S2-的主要氧化产物为单质S和S2O32-;催化剂碱液中的部分单质S会溶解在汽油中,造成汽油的铜片腐蚀程度加剧;在抽提-氧化过程中,升高氧化温度、延长氧化时间,有利于S2-深度氧化为S2O32-。     

催化裂化汽油纤维膜氧化萃取-光催化氧化组合工艺超深度脱硫的研究

采用纤维膜氧化萃取-光催化氧化组合超深度脱硫工艺对催化裂化汽油(FCC汽油)进行精制,考察了操作条件对FCC汽油中硫醇硫、硫醚硫、噻吩硫脱除率的影响。实验结果表明,萃取操作的适宜条件为常压、萃取温度30℃、剂油体积比1:1.5;光催化氧化操作的适宜条件为反应温度30～40℃、反应时间1h。在以上操作条件下,精制油中的硫含量为8.7μg/g,达到欧V排放标准对汽油硫含量的要求,油收率超过95%。     

Pd-Ru/Al_2O_3催化剂上α-呋喃甲酸催化加氢反应的研究

采用连续流动固定床微反装置考察了Pd-Ru/Al2O3催化剂上α-呋喃甲酸加氢生成α-四氢呋喃甲酸的反应,考察了反应温度、压力、空速以及氢气与α-呋喃甲酸的摩尔比对催化反应性能的影响。结果表明,在3.0MPa、150℃、氢气空速1500h-1、α-呋喃甲酸的乙酸乙酯溶液的空速3.0h-1、氢气与α-呋喃甲酸的摩尔比为50的条件下,α-呋喃甲酸的转化率为98.0%,α-四氢呋喃甲酸的选择性为99.0%,收率为97.0%。催化剂稳定性较好,连续运转400h未见活性下降。该催化剂反应活性高、选择性好、性能稳定、反应条件比较温和、操作简单、产物易分离,具有良好的应用前景。     

在Pd/γ-Al_2O_3催化剂上α-甲基苯乙烯加氢宏观动力学的研究

在溢流床反应器中研究了α-甲基苯乙烯于Pd/γ-Al2O3催化剂上加氢制异丙苯的宏观动力学,排除内扩散的前提下测定了不同反应条件下的动力学数据。选用幂函数型宏观动力学方程,以AMS转化率的实验值和计算值的残差平方和为目标函数,采用Levenberg-Marquart非线性最小二乘法对宏观动力学方程中参数进行优化,得到了AMS加氢宏观动力学模型参数。通过统计检验表明,实验值和计算值拟合良好。