一、六塔真空变压吸附气体分离工艺（论文文献综述）
程兆光[1]（2021）在《变压吸附制氧装置运行优化研究》文中指出随着经济和社会的发展,人们对生活用水、工业用水和水环境的要求日益提高,这对给水排水中各类水处理工艺技术提出了更高要求。变压吸附（PSA）制氧工艺因制氧能耗低、开停机快捷、操作难度低、设备投资少等突出优点被广泛应用于给水和排水的各类实际工程中,尤其是消毒杀菌和污染物氧化处理。PSA制氧工艺已成为给水排水中各类水处理工艺的重要技术组成部分,也是水处理领域中新技术、新工艺的开发和应用研究中不可忽视的重要部分,PSA制氧工艺的相关研究成为给水排水领域科技工作者的一个新的研究方向。随着高氧氮分离系数的低硅铝比锂基沸石分子筛（Li LSX）的改进与应用,PSA制氧工艺已成为生产非高纯度氧气（纯度<95%）的最主要生产技术。当前PSA制氧工艺的研究主要集中在制氧分子筛的开发、吸附器结构设计的改进和工艺流程的优化。软件模拟和对小型实验装置的研究成为变压吸附制氧工艺优化研究的重要手段,通过工艺优化可以提高氧气回收率和纯度,并使氧气的生产能耗更低,此外智能化程度更高的自动控制系统也被应用于PSA制氧装置以降低能耗。通过软件模拟和小型实验装置进行PSA制氧工艺的优化研究一般周期相对较短,获取的数据有限,且与大型PSA制氧装置的实际运行有一定偏差。同时当前对大型PSA制氧装置的运行优化研究较少。本文以正在运行的大型变压吸附制氧装置为研究对象,通过Aspen Process Data获取装置一年以上的工艺运行数据,并根据工艺数据计算生产单位体积氧气的电耗。研究了装置运行中主要影响因素与氧气的生产电耗的关系。发现装置进气温度由-5℃升高至35℃过程中,初始制氧电耗先降低后升高,初始制氧电耗与进气温度存在明显的二次关系。进气温度过高或过低均会导致初始制氧电耗升高,使初始制氧电耗最低的进气温度为16.2℃,进气温度相对于16.2℃每升高或降低1℃,氧气的生产电耗增加约7.4463*10-5kwh/Nm3。氧气纯度在短时间内变化时,氧气纯度越高,初始制氧电耗越高,初始制氧电耗与氧气纯度存在线性关系,氧气纯度每升高1%,初始制氧电耗增加约0.0071～0.0074kwh/Nm3。同时,氧气纯度变化相同幅度时,氧气纯度由低向高的变化过程中由于纯度升高导致的初始制氧电耗的增加量大于氧气纯度由高向低的变化过程中由于纯度降低导致的初始制氧电耗的减小量。在进气过滤器的差压变化周期中,进行温度修正和纯度折算后的初始制氧电耗（即修正制氧电耗）与进气过滤器差压的线性关系明显,未进行温度修正和纯度折算时,初始制氧电耗与进气过滤器差压关系不明显,甚至出现与进气阻力增加能耗升高的基本原理相悖的情况,进一步说明进行进气温度修正和纯度折算是合理且必要的,而且能够满足分析计算的需要。进气过滤器的差压每升高1mbar,氧气的生产电耗（即修正制氧电耗）增加约0.0008kwh/Nm3。确定PSA制氧装置运行中其他主要影响因素对氧气的生产电耗的的影响后,采用Design Expert 10.0.4对PSA循环工艺步骤时间对最终制氧电耗的影响进行响应曲面分析。以“鼓风进气”、“进气/产氧”、“提供吹扫”三个工艺步骤的时间为影响因素,以最终制氧电耗和氧气流量为响应值设计中心组合实验,根据设计的实验方案调节装置并进行运行实验,计算不同工艺步骤时间参数条件下的初始制氧电耗,根据之前章节确定的初始制氧电耗与进气温度、氧气纯度和修正制氧电耗与进气过滤器差压的修正关系式,计算得到相同进气温度、产品纯度、进气过滤器差压基准条件下的氧气生产电耗（即最终制氧电耗）。回归得到最终制氧电耗的模型,通过方差分析发现得到的最终制氧电耗的回归模型高度显着（P≤0.0001）,且统计学上有意义,模型失拟不显着,在设计的影响因素取值范围内具有足够的辨别精度,拟合模型的残差分布大致为一条直线,进一步说明模型拟合效果较好,可以用作替代真实实验点进行结果分析。通过二维等高线图和三维响应面图分析,确定所研究的三个运行步骤时间对最终制氧电耗的影响显着程度顺序为:“鼓风进气”时间>“提供吹扫”时间>“进气/产氧”时间。求解使最终制氧电耗最低的最优工艺时间参数,最优工艺步骤时间为:步骤“鼓风进气”时间为7.8s,步骤“进气/产氧”时间为4.0s,步骤“提供吹扫”时间为3.6s。以最优工艺步骤时间参数实际运行装置并计算对应的最终制氧电耗,模型预测值与多次实际运行的最终制氧电耗平均值的相对偏差仅为3.02%,进一步说明最终制氧电耗的回归模型准确性和实用性都较好,此模型除可以用于分析PSA制氧工艺中工艺步骤时间对最终制氧电耗的影响外,还可用于估算不同工艺步骤时间下的最终制氧电耗。与装置初始设计的制氧电耗相比,优化工艺步骤时间后的每标准立方氧气生产电耗下降约5.42%,通过运行优化可以有效降低氧气生产电耗而产生明显的经济效益。文中所采用的分析制氧电耗影响因素和优化装置运行的方法可以实现降低PSA制氧装置氧气生产电耗的目的,能够为变压吸附制氧装置的能耗评估与运行优化提供依据和方法。
沈圆辉[2]（2020）在《真空变压吸附沼气升级及二氧化碳捕集过程研究》文中研究表明生物质沼气作为一种富含甲烷的清洁高效可再生能源,经升级脱碳制备生物质天然气,不仅可提升沼气能源利用效率,同时可作为石化天然气的替代品,拓展生物质沼气应用领域。变压吸附法以其过程能耗低,设备投资少,自动化程度高及操作灵活等优点受到越来越多的关注,成为生物质沼气升级脱碳的优势技术。本文分别以硅胶和碳分子筛为沼气脱碳吸附剂,通过实验与数值模拟方法系统研究了真空变压吸附沼气升级及二氧化碳捕集工艺过程,以指导沼气升级脱碳工业过程设计。首先,采用静态容积法与固定床穿透实验法,测定了CO2与CH4在硅胶上的吸附等温线及动态穿透曲线。基于理想吸附溶液理论模型计算获得25℃、1bar条件下45%CO2-55%CH4混合气在硅胶的平衡选择性可达10.6,通过二维轴对称吸附床数学模型数值拟合得到CO2与CH4在硅胶上的线性传质系数分别为1.026s-1与1.696s-1,表明了硅胶吸附剂良好的沼气脱碳性能,同时为工艺过程设计提供了基础数据。其次,以硅胶为吸附剂,建立了四塔九步真空变压吸附沼气升级实验装置及工艺过程数学模型。实验与模拟结果表明,在4bar-0.3bar吸附解吸压力条件下,硅胶可将55%CH4沼气脱碳升级至98%CH4产品气,CH4收率可达80%,且耦合线性推动力传质模型的一维硅胶吸附床数学模型能准确反映吸附床内温度浓度变化。基于数值模拟设计了两级真空变压吸附沼气升级与二氧化碳捕集工艺,产品气中CH4纯度达98.01%,收率可达97.31%,且二氧化碳产品气中CO2纯度与收率分别可达96.74%与97.58%,实现了沼气中甲烷提纯与二氧化碳捕集。之后,测定CO2与CH4在碳分子筛吸附剂的平衡吸附量及动力学扩散系数,碳分子筛吸附剂的CO2/CH4平衡选择性低,但微孔动力学扩散系数差异显着,具有良好动力学选择性脱碳性能。三塔六步真空变压吸附沼气脱碳实验结果则表明,在0.1bar,0.05P/F的解吸条件下,可将55%CH4-45%CO2提纯至98%CH4纯度的产品气,且CH4收率可达83%。进一步建立了耦合双线型推动力传质模型与拓展Sips吸附等温线模型的碳分子筛吸附床数学模型,准确描述了碳分子筛固定床穿透与真空变压吸附升级过程的传质传热行为。此外,通过数值模拟方法,系统分析对比了硅胶工艺与碳分子筛工艺沼气升级脱碳的性能优劣。处理等量的沼气原料气制备生物质甲烷气,碳分子筛工艺的吸附剂用量及过程能耗分别高出硅胶工艺27.25%与20.45%,且硅胶工艺的甲烷收率明显高于碳分子筛工艺甲烷收率。最后,选用硅胶为吸附剂,基于数学建模与数值模拟方法,建立了两塔双回流真空变压吸附分离工艺,同时实现了沼气中甲烷提纯与二氧化碳捕集。模拟结果表明,吸附解吸压力控制在2bar与0.2bar范围,甲烷产品气中CH4纯度与收率分别可达98%与96%,二氧化碳产品气中的CO2纯度与收率均高于96%。然而,相比于两级真空变压吸附沼气升级工艺,双回流变压吸附分离工艺的原料处理量低且工艺过程能耗高。
张进华,刘书贤,秦强,何立新[3]（2021）在《煤层气脱氧技术研究进展》文中研究表明煤层气是一种非常规天然气资源,近年来我国井下抽采煤层气利用率不足40%,主要是由于低浓度煤层气得不到有效利用,低浓度煤层气富集利用是有效的解决途径,但是氧含量过高是限制煤层气利用的重要瓶颈。针对煤层气在利用过程中因为氧气存在带来的安全隐患和利用难题,介绍了我国煤层气资源概况,综述了近年来燃烧法、变压吸附、深冷分离等煤层气脱氧技术的研究进展,介绍了脱氧技术原理和相应催化剂、吸附剂等脱氧材料的进展情况。结果表明,催化燃烧法技术较为成熟,廉价、高反应活性催化剂的开发是提升脱氧效果的关键,用于低浓度煤层气脱氧需考虑CH4消耗带来的经济性下降;碳材料燃烧法的关键在于温度的控制,减少工艺飞温造成的CH4裂解;变压吸附法的核心在于高CH4/O2选择性吸附剂,选择性的高低直接决定了分离的可行性和经济性;对于深冷分离,需要低温条件并且能耗较大,适合大规模气源的处理;变压吸附和深冷分离均有一定的工业示范基础,但处理低浓度煤层气均存在穿越爆炸极限的风险,工艺的安全评估以及抑爆措施是进一步完善的重点;化学链燃烧法、非金属还原和膜分离目前均处于实验室初期探索阶段,有待进一步深入研究。最后指出除了各项技术不断完善以外,未来将根据气源浓度和脱氧后气体利用工艺需要来选择煤层气脱氧技术,根据各项技术的优缺点进行技术的耦合。
史怡坤[4]（2020）在《真空变压吸附制氧径向流吸附器动态模拟》文中研究说明随着氧气市场需求逐渐增长和工业制氧规模不断扩大,径向流吸附器因能耗低、占地面积小和易于扩大生产规模等优势得到了广泛应用。本文建立了真空变压吸附制氧径向流吸附器数学模型,模拟分析了径向流吸附器的动态流动特性,探讨了不同工艺参数和结构参数对径向流吸附器流场分布和制氧性能的影响。真空变压吸附是一个复杂的动态过程,吸附器内同时存在流动、传质和传热等过程,通过实验方法研究存在一定的局限性。本文采用数值模拟方法,在FLUENT内置多孔介质模型中载入用户自定义函数UDF,模拟吸附剂床层中的气体流动与吸附传质过程,建立了真空变压吸附制氧径向流吸附器数学模型。利用建立的数学模型模拟分析了真空变压吸附制氧循环过程,在动态模拟结果中可以看到,中心流道空间体积过大会造成吸附剂床层反吹不彻底,影响下一次制氧循环;外流道空间体积过大会滞留部分脱附的氮气,造成吸附剂利用率和整体制氧效率降低,因此径向流吸附器的设计需要综合考虑中心流道与外流道的影响。模拟研究了工艺参数和结构参数对径向流吸附器流场分布和制氧性能的影响。结果表明,使用小颗粒吸附剂能够改善床层流体分布状况,提高氧气浓度和回收率;增大中心流道与外流道截面积比有利于改善床层流体均布效果;内分布筒或外分布筒开孔率减小均有利于吸附剂床层气体均布,且内分布筒的影响相比于外分布筒更为显着;吸附所得氧气浓度随吸附时间的增加先上升后下降;延长反吹时间能够进一步降低吸附剂床层氮气吸附量,但对床层轴向上端影响有限;增大反吹率有利于改善床层反吹效果,提高下一次制氧循环氧气浓度,但氧气回收率随之下降。
江南[5]（2020）在《变压吸附与变温吸附从干烟道气中捕集CO2的数值模拟研究》文中研究说明目前,全球变暖带来海平面上升等问题已引发世界性关注,二氧化碳作为造成全球变暖的主要温室气体之一,对其进行提纯回收以降低排放已成为世界各国首要目标之一。分离提纯CO2的技术已有大量研究,现阶段分离和提纯CO2主要有四种技术:吸收法、低温蒸馏法、膜分离法、吸附法。吸附由于其能耗低,流程简单,自动化程度高等特点已成为最受关注的技术之一。吸附法根据再生方法的不同可分为变压吸附和变温吸附,工业上主要应用的吸附法为变压吸附。基于目前缺乏变压吸附与变温吸附捕碳对比工作的研究背景,为探索变压吸附与变温吸附工艺在捕碳应用上的工艺优劣性,本文以沸石13X为吸附剂,通过静态容积法测定了 25℃-150℃之间纯组分CO2和N2在13X上的吸附平衡数据,获得了吸附等温线。利用拓展的Langmuir模型拟合吸附平衡数据,获得了吸附等温线模型参数。以模拟燃煤电厂干烟道气15%CO2/85%N2为原料气,设计了一种四塔两阶真空变压吸附（VPSA）,四塔变温吸附（TSA）,四塔真空变温吸附（TVSA）工艺从燃煤电厂干烟道气中捕集CO2,并对三种工艺进行系统的模拟和比较。综合考察了进料量、冲洗率、真空度、循环回收时间等重要工艺条件对工艺性能的影响,以获得较优的工艺条件,得到较佳的工艺效果。同时,通过研究循环稳态下塔内温度、压力,吸附质气固相浓度分布特性,系统的阐述三个捕碳工艺的吸附分离行为。模拟结果表明,在优化条件下的VPSA,TSA和TVSA生产的CO2产品均达到了纯度95%,回收率90%的目标,即满足了由美国能源部国家能源实验室（DOE）提出的碳捕获与储存（CCS）的要求。通过将三种捕碳工艺的模拟结果系统比较可知,VPSA在生产率和能耗上有很大的优势,分别可达 3.8 molC02/kgads/h 和 0.79 MJ/kgCO2,与 TSA 和 TVSA相比,VPSA似乎是最高效的CO2捕集工艺。TVSA在CO2纯度和回收率方面表现最好,分别为97.27%和97.66%,同时生产率达到1.63 mol/kgads/h,能耗为3.22 MJ/kgCO2。TVSA相较VPSA泵的能耗更低,如果有合适的电厂低级废热作为热源,TVSA将是一种可以生高产纯度、高回收率CO2产品的节能工艺。此外,由于TSA在生产率和能源消耗方面表现不佳,且在CO2纯度和回收率方面没有优势,TSA在这三种工艺中是最低效的。
邢瑞[6]（2020）在《基于MPC控制优化的变压吸附制氧工艺研究》文中研究指明本文主要从模拟、优化以及模型预测控制器设计入手,系统的研究了变压吸附空气分离氧气的工艺。一方面,建立简便易行的两塔六步分离工艺,并运用实验手段对工艺进行实验验证;另一方面,在模拟验证的基础上,运用序贯二次优化手段对工艺流程进行优化。在工艺达到最优运行状态后,运用状态空间模型进行控制器设计,并引入实际工业中可能存在的扰动进行了模型预测控制器性能的评测工作。首先,针对变压吸附发工艺的特点,在开放式模拟软件gPROMS中选取并建立了与之相适用的工艺流程数学模型库、边界条件以及评价指标,并以此为基础建立了两塔六步变压吸附空分制氧数学模型。模型采用LiLSX分子筛作为吸附剂,通过实验结果和模拟结果的对比,验证了模型库及模拟工艺的合理性。继而通过序贯二次优化法使得工艺在最优状况下运行。经过优化,使得产品气中氧气的纯度和回收率从优化前的90.2%/58.7%优化至92.03%/60.5%。单位产品能耗也从原来的0.42 kWh·m-3降低至0.31 kWh·m-3。并从各个步骤塔内氮气的轴向分布入手分析了优化前后的变化。当前制氧领域的研究多是集中在小型化、快速化制氧的研究。但是对于制氧工艺优化控制方面的研究很少。文章在自行搭建模型以及实验验证,优化计算的基础上,选取产品气中氧气的浓度作为控制器的控制目标,选取吸附步骤持续时间作为控制器的控制变量,并从预测模型构造、反馈机制以及滚动优化策略三个方面讨论并研究了模型预测控制器的设计工作,预测模型的构造从数据采集、模型辨识以及模型检验三个方面入手,并最终选取八阶状态空间模型作为文章的预测模型。随后,将实际生产中的可能遇到的两种不稳定状况引入稳定运行的工艺中,分析了扰动对未定工艺的影响。将设计的模型预测控制器引入,比较了工艺在开环条件和闭环条件下的表现,以检验预测模型的有效性。结果表明,引入模型预测控制器,可以有效的抵御外界扰动对变压吸附空分制氧工艺的影响。
张进华[7]（2020）在《煤层气提浓用炭质吸附剂的制备及其应用性能研究》文中指出煤层气是一种非常规天然气资源,我国储量巨大。开发利用煤层气中的甲烷可以改善我国天然气不足的现状,优化能源结构,具有重大实际意义。同时,煤层气中甲烷是导致全球气候变暖的温室气体之一,提高煤层气利用技术,减少煤层气直接排放有助于减缓全球变暖的趋势。目前煤层气利用率低,主要在于煤层气在井下开采的过程中混入了空气,导致抽放煤层气浓度低,达不到工业应用要求,和管道天然气要求甲烷浓度高于90%还有一定的差距。因此,有必要对中低浓度煤层气进行提浓后再利用。变压吸附技术是近年来发展起来的工业技术,因自动化程度高、能耗低、运行费用低等优势引起了广泛关注,但在煤层气提浓领域,因CH4/N2物理化学性质十分相似,如何开发吸附分离性能优良的吸附剂,明晰吸附剂结构对煤层气中CH4/N2组分分离的影响规律,以及掌握气体竞争吸附机理等有待深入研究。本文以我国文昌产椰壳炭化料为原料,采用“二次炭化-水蒸气活化”工艺制备颗粒活性炭吸附剂;主要利用热重分析仪（TGA）考察椰壳炭化料的热解反应性;采用电子天平表征样品的吸附分离性能;采用X射线衍射技术（XRD）和扫描电镜（SEM）表征吸附剂样品的微晶结构和表面形貌;基于全自动比表面吸附仪测到的低温N2吸脱附曲线表征吸附剂的孔结构;等温线理论模型对平衡吸附数据进行拟合分析;固定床穿透曲线表征竞争吸附和动力学扩散特性;变压吸附评价装置考察各工艺条件的提浓效果和经济性。论文开展的主要研究工作包括:1)不同炭活化制备工艺对分离性能和孔结构的影响规律;2)制备工艺-孔结构参数-分离性能之间的演化关联规律;3)煤层气中气体组分在吸附剂上的平衡吸附和动力学扩散特性;4)考察不同变压吸附工艺条件对提浓效果和经济性指标的影响机理,建立高效的四塔真空变压吸附工艺。获得主要结论如下:1.吸附剂制备工艺开发和孔结构-分离性能量化规律（1）详细讨论了活化温度、水蒸气流量、活化时间等调控工艺对分离性能的影响,探索出最佳的制备工艺条件:5℃/min升至600℃恒温炭化30min,活化温度850℃,水蒸气流量2kg/h,活化40min。当采用此制备工艺时,样品平衡分离系数可达3.95,CH4饱和吸附容量达3.28mol/kg。（2）活性炭吸附剂孔结构参数随着活化工艺参数呈规律性变化。提高活化温度和活化时间,比表面积、总孔孔容和微孔孔容均呈逐步增加趋势,平均孔径先减小后增大;比表面积、总孔孔容、微孔孔容和平均孔径均随着水蒸气流量的增加呈递增趋势。（3）简易技术指标（碘值和烧失率）均随着活化参数的增加呈现规律的递增趋势,活化温度和活化时间影响较为显着,水蒸气流量影响较小,碘值和烧失率呈线性相关,相关系数高达0.99。单一的孔结构参数指标和分离性能关联性相对较差,其中关联性最好的是碘值,相关系数可达0.90;同时发现分离性能和比表面积不成正相关,高比面积吸附剂不利于甲烷氮气分离。建立了各微孔段孔径分布和平衡分离系数的定量关系式,相对误差<10%;由影响因子可看出孔径分布在0.6～0.7nm的孔隙对平衡分离系数贡献最大,影响最为显着,其次是0.7～0.9nm区间孔隙,再其次是0.4～0.6nm孔隙,0.9nm以后孔隙影响较弱。2.煤层气主要气体组分在吸附剂上的平衡吸附和扩散动力学（1）煤层气中常见气体在活性炭上的吸附量大小顺序为CO2>CH4>O2≈N2,决定这几种气体相互势能大小最重要的作用是极化率。Toth模型、Sips和MSL模型在一定程度上均优于经典Langmuir模型,吸附实验测量值和模型计算结果之间的平均相对偏差ARE均小于5%。Toth模型拟合效果最好,CH4、N2和CO2模拟平均相对偏差依次为0.8%、1.44%、0.97%。（2）三种简化的吸附动力学模型拟合结果表明:拟合效果准一阶动力学模型>二阶动力学方程>内扩散模型。说明外部传质是决定吸附过程的主要控制步骤,内扩散过程不是唯一的控制步骤。Fick扩散模型可获得了动态总扩散系数和分离比,结果表明,该活性炭动态分离系数较低,均小于2,是平衡分离效应型吸附剂;动态分离系数随着温度和压力的增加均呈递减趋势。（3）CH4/N2单组分穿透曲线结果证明制备样品再生性能良好。CH4-N2两组分固定床穿透时,N2穿透曲线出现“驼峰”形状说明存在甲烷竞争吸附。浓度增加,穿透曲线的突破时间均有所提前,驼峰峰值位置前移且驼峰趋于平缓,处理50%以上中高浓度和20%低浓度混合气,CH4/N2吸附量有显着差异,动态分离比在处理高浓度混合气时降低明显。压力的增加,穿透时间明显延长,形状变缓,CH4和N2吸附量之比逐步增加。总进气流量提高,扩散速度加快,两气体均在更短时间内穿透,需要控制在一定限度内;流量加大对N2吸附更为有利,动态分离比在1L/min存在最佳值。（4）根据制备的吸附剂结构特点,建立双分散二孔扩散模型,给出了微孔扩散活化能及极限扩散系数,模型拟合结果优良,可以实现参数的计算和穿透曲线的预测。3.变压吸附工艺研究（1）搭建了四塔变压吸附装置,研究了工艺条件对提浓效果指标和经济性指标的影响机理和规律,发现最佳工艺条件:吸附压力0.2MPa,排气流速3.2L/min,吸附时间210s,置换时间20s,均压时间30s。可将CH4含量16%的CH4/N2混合气中CH4浓度提高23个百分点,其他更高浓度的原料气,均可提高30个百分点以上;形成四塔真空变压吸附工艺。（2）对不同浓度的含氧煤层气进行了探索,该吸附剂可将模拟含氧煤层气中CH4浓度从21%、35%和66%分别提高到48.70%、69.5%和95.4%。塔顶气和成品气中CH4含量远超爆炸限,表明该吸附剂不仅具有较好的CH4/N2分离效果,还具有一定的除氧功效,可应用于含氧煤层气处理。
张楠楠[8]（2020）在《层状床变压吸附氢气纯化循环特性的优化》文中提出氢能作为目前备受关注的清洁能源广泛应用于工业、医学等多个领域,也可以应用于燃料电池作为新能源汽车的动力来源,是未来重要的清洁再生能源之一。而氢能的制取、运输、存储和纯化等多个方面制约了其大规模的应用,特别是氢气的纯化,不仅与其他环节密切相关,同时氢气的纯度对整个氢能系统的安全、高效、可靠以及可持续的使用具有重要的意义和影响。变压吸附（Pressure Swing Adsorption,PSA）技术是目前一种重要的气体分离技术,可以通过去除混合气体中的杂质达到纯化氢气的目的。本文根据质量守恒、能量守恒、动量守恒、吸附等温线方程和传质方程等理论建立了多组分混合气的传热传质模型,对氢气纯化变压吸附过程的特性进行了研究。本文首先验证了单组分气体（H2、CH4、CO、N2、CO2）分别在活性炭、5A沸石和UTSA-16吸附剂上的吸附等温线模型,并与扩展的Langmuir-Freundlich吸附等温线模型和Dual-site Langmuir（DSL）吸附等温线模型的实验数据进行对比。确定了吸附等温线的类型后建立了多组分混合气体的穿透曲线模型,验证穿透曲线模型的正确性。进一步搭建了氢气纯化PSA循环模型,并对循环模型进行了参数研究,探究了不同循环参数条件对PSA循环纯化性能（氢气的纯化率、回收率和产率）的影响。为了探究吸附床内吸附剂层数对PSA循环纯化性能的影响,在研究了单层和双层吸附剂的PSA循环模型的纯化性能后,引入新型金属有机框架物（Metal Organic Framework,MOF）UTSA-16,与活性炭和5A沸石构成具有三层吸附剂的三层吸附床,提出并建立了三层吸附床的PSA循环模型,探究了吸附时间、P/F比和吸附压力对三层吸附床PSA循环模型纯化性能（氢气的纯化率、回收率和产率）的影响。探究了不同的优化策略对PSA循环的纯化性能进行优化。通过使用曲面响应优化法中的Box-Behnken Design（BBD）响应面优化法进行试验设计和数据分析,以PSA循环参数吸附时间、均压时间和P/F比为BBD响应面优化法中的影响因子,以纯化性能氢气的纯化率、回收率和产率为响应,预测了每个响应关于三个影响因子的回归方程,通过设置优化目标可以获得不同的优化条件和结果。通过构建三层Back Propagation（BP）神经网络对PSA循环过程进行优化,其中,BP神经网络由一个输入层、一个隐含层和一个输出层构成。以吸附时间、P/F比和吸附压力为神经网络的输入参数,以氢气的纯化率、回收率和产率为神经网络的输出参数,验证了BP神经网络可以应用于PSA循环性能的预测和分析。然后通过遗传算法对BP神经网络进行优化,将获得的测试样本误差和训练样本误差与传统的BP神经网络模型所得结果进行对比,结果显示遗传算法优化的BP神经网络具有更好的泛化性能。根据内点优化算法在一定的约束条件下,通过线性加权法对目标函数进行简化并优化,表明了基于遗传算法优化后的BP神经网络对于PSA循环过程的优化是可行的。本文研究了不同组分的氢气混合气、PSA运行参数以及吸附床结构对氢气纯化性能的影响,基于不同的优化策略对氢气纯化PSA系统提出了优化设计准则,对提高PSA纯化性能具有十分重要的理论意义和实际应用价值。
李雪飞,车永芳,郭昊乾,李小亮[9]（2020）在《驱替煤层气CO2分离研究》文中研究说明CO2驱煤层气技术是CO2利用的重要途径之一。CO2驱煤层气既实现了CO2的地下封存利用,又提高煤层气采收率。受煤层地质条件复杂性影响,CO2注入后不能完全封存在煤层中,随着煤层气排采会逐渐渗出,使得驱替煤层气中含有CO2,需经分离脱除后才能输送至管网。针对驱替煤层气产量、组成及压力条件,测定了CO2和CH4在碳分子筛上的吸附特性曲线,计算了CO2/CH4平衡分离系数。利用变压吸附评价装置进行了CO2/CH4分离提纯工艺评价试验,计算了吸附剂处理量和CH4回收率。结果表明,CO2和CH4在碳分子上的吸附符合I型吸附等温线,CO2吸附量为1.27 mol/kg,CH4吸附量为0.48 mol/kg,CO2/CH4平衡分离系数为3.38,碳分子筛吸附剂分离比大,主要基于动力学速率进行分离,CO2作为吸附相获得,CH4则作为非吸附相获得。CO2/CH4在吸附压力600 kPa,吸附时间120 s条件下,经变压吸附分离后产品气中CO2浓度在1%以下; CO2/CH4分离尾气在吸附压力500 kPa,吸附时间120 s条件下,经变压吸附提纯后,产品气中CO2浓度在5%以下。可将CO2/CH4分离产品气和分离尾气再提纯产品气混合得到最终产品气。CO2/CH4经变压吸附分离提纯后产品气中CO2浓度在1%以下。以单井产量1 200 Nm3/d为例,单位吸附剂处理能力在100 Nm3/h左右,CH4回收率达到92.375%。驱替煤层气经净化后可通过变压吸附分离提纯脱除CO2后输送至管网。
石文荣[10]（2019）在《甲烷重整气变压吸附制氢与捕碳工艺的模拟与分析》文中研究说明本文详细论述了变压吸附制氢工艺的发展及研究现状,以得到较高纯度的氢气为应用背景,测定了H2、CO2、CH4、CO纯组分在不同吸附剂上的吸附平衡数据,并以Extended Langmuir吸附等温线模型进行拟合,得到组分在吸附剂上的吸附等温线参数;选择合适的数学模型,描述塔内的吸附过程,建立气相-固相-塔壁三相间的质量、能量和动量传递等模型,对工艺过程进行模拟与研究。本文利用H2/CO2/CH4/CO=76%/20%/3.5%/0.5%为原料气,设计了一个二阶变压吸附制氢与捕碳工艺,一阶十塔的H2-PSA工艺流程,以活性炭与5A分子筛为吸附剂,综合考察了进料量、活性炭与5A分子筛高度比和冲洗率对氢产品气纯度与回收率的影响,从而得到最优工艺条件,并探究了循环稳态下吸附塔内温度、压力和气固相浓度分布特性,进而系统地阐明变压吸附分离和纯化行为;制氢工艺的顺放步骤与逆放步骤的混合气作为二阶捕碳工艺的原料气,以硅胶为吸附剂的三塔真空变压吸附工艺进行碳捕集,进一步将尾气中的二氧化碳进行分离提纯,通过探究塔高、塔径、吸附压力与解吸压力对二氧化碳产品气纯度、回收率与能耗的影响,从而使该工艺流程具有较优的经济分离性能。结果表明,在560 SLPM进料量、活性炭与5A分子筛高度分别为0.5 m与0.5 m,冲洗率为10%时,能够得到纯度为99.992%、回收率为87.37%的氢产品气;塔高为0.7 m,塔径为0.28 m时,吸附压力为2 bar,解吸压力为0.185 bar时,能够得到96.02%纯度、90.04%回收率的二氧化碳。
二、六塔真空变压吸附气体分离工艺（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、六塔真空变压吸附气体分离工艺（论文提纲范文）
（1）变压吸附制氧装置运行优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 氧气生产工艺现状 |
| 1.1.2 变压吸附制氧用于给水排水中高纯度氧气应用的研究进展 |
| 1.1.3 变压吸附制氧用于给水排水中臭氧发生的研究进展 |
| 1.2 变压吸附基础理论 |
| 1.2.1 吸附的基本原理 |
| 1.2.2 变压吸附制氧的工艺原理 |
| 1.3 变压吸附制氧工艺研究进展 |
| 1.3.1 变压吸附制氧的研究内容 |
| 1.3.2 变压吸附制氧的工艺流程 |
| 1.3.3 变压吸附制氧工艺的研究进展 |
| 1.4 研究目的与研究内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 第2章 研究装置与方法 |
| 2.1 研究装置介绍 |
| 2.1.1 主要设备 |
| 2.1.2 吸附器及分子筛填装 |
| 2.1.3 变压吸附制氧装置工艺流程 |
| 2.2 装置运行控制与工艺参数 |
| 2.2.1 装置运行控制 |
| 2.2.2 工艺参数调节 |
| 2.3 试验指标与分析方法 |
| 2.3.1 装置工艺运行能耗参数介绍 |
| 2.3.2 工艺能耗参数的影响因素分析 |
| 第3章 氧气生产电耗的影响因素研究 |
| 3.1 初始制氧电耗Power与进气温度T的关系研究 |
| 3.1.1 进气温度T的变化及初始制氧电耗Power的影响因素分析 |
| 3.1.2 初始制氧电耗Power与进气温度T的关系研究 |
| 3.2 初始制氧电耗Power与产品纯度purity的关系研究 |
| 3.2.1 氧气纯度purity变化及初始制氧电耗Power影响因素分析 |
| 3.2.2 初始制氧电耗Power与氧气纯度purity的关系研究 |
| 3.3 修正制氧电耗Power_0与进气过滤器差压DP的关系研究 |
| 3.3.1 进气过滤器差压DP变化趋势及Power_0影响因素分析 |
| 3.3.2 修正制氧电耗Power_0与进气过滤器差压DP的关系研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 运行步骤时间对氧气生产电耗的影响与运行优化研究 |
| 4.1 变压吸附制氧装置工艺参数的优化选择 |
| 4.2 响应曲面法优化变压吸附制氧工艺运行参数 |
| 4.2.1 BBD中心组合试验设计 |
| 4.2.2 试验结果与拟合方程建立 |
| 4.2.3 回归模型分析与响应面分析 |
| 4.2.4 最优工艺步骤时间参数验证 |
| 4.2.5 运行优化实际经济效益分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与建议 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 |
（2）真空变压吸附沼气升级及二氧化碳捕集过程研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 沼气升级脱碳技术 |
| 1.2.1 变压吸附法 |
| 1.2.2 物理吸收法 |
| 1.2.3 化学吸收法 |
| 1.2.4 膜分离法 |
| 1.2.5 低温分离法 |
| 1.2.6 工艺技术对比 |
| 1.3 变压吸附沼气升级研究进展 |
| 1.3.1 沼气吸附脱碳材料 |
| 1.3.2 变压吸附沼气升级工艺 |
| 1.3.3 变压吸附分离过程的数值模拟 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 CO_2/CH_4在硅胶的吸附平衡及气固传质系数的实验研究 |
| 2.1 实验部分 |
| 2.1.1 硅胶吸附材料的表征 |
| 2.1.2 CO_2-CH_4吸附平衡数据的测定 |
| 2.1.3 硅胶固定床穿透实验 |
| 2.2 固定床吸附过程数学建模与数值求解 |
| 2.2.1 二维吸附床数学模型 |
| 2.2.2 一维吸附床数学模型 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 硅胶材料表面形貌与孔结构 |
| 2.3.2 二氧化碳/甲烷吸附等温线 |
| 2.3.3 二氧化碳/甲烷固定床穿透曲线 |
| 2.3.4 气固传质系数的数值拟合 |
| 2.3.5 集总轴向扩散系数的数值拟合 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 硅胶真空变压吸附沼气升级与碳捕集过程实验与模拟 |
| 3.1 真空变压吸附沼气升级实验 |
| 3.1.1 真空变压吸附沼气升级实验装置 |
| 3.1.2 真空变压吸附沼气升级工艺时序 |
| 3.2 真空变压吸附工艺过程建模 |
| 3.2.1 真空变压吸附工艺过程数学模型 |
| 3.2.2 吸附塔周期性边界条件 |
| 3.2.3 工艺过程性能指标 |
| 3.2.4 工艺过程数值求解 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 固定床穿透实验与模拟 |
| 3.3.2 真空变压吸附沼气升级过程实验与模拟 |
| 3.3.3 工艺参数对沼气升级效果的影响 |
| 3.3.4 两级真空变压吸附分离工艺过程的数值模拟 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 碳分子筛真空变压吸附沼气升级过程实验研究 |
| 4.1 实验部分 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 实验内容 |
| 4.2 实验结果与讨论 |
| 4.2.1 碳分子筛结构的表征 |
| 4.2.2 二氧化碳/甲烷吸附等温线 |
| 4.2.3 碳分子筛固定床穿透实验 |
| 4.2.4 碳分子筛真空变压吸附沼气升级实验 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 碳分子筛真空变压沼气升级过程数值模拟与工艺对比 |
| 5.1 碳分子筛沼气升级过程数学建模与数值求解 |
| 5.1.1 碳分子筛吸附床数学模型 |
| 5.1.2 模型方程的数值求解 |
| 5.2 碳分子筛沼气升级过程的数值模拟 |
| 5.2.1 固定床穿透实验过程的数值模拟 |
| 5.2.2 真空变压吸附沼气升级过程的数值模拟 |
| 5.3 真空变压吸附沼气升级工艺的对比 |
| 5.3.1 硅胶与碳分子筛沼气升级工艺模拟结果的对比 |
| 5.3.2 硅胶与碳分子筛沼气升级工艺过程数值分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 双回流变压吸附沼气升级与碳捕集工艺过程模拟 |
| 6.1 沼气升级捕碳双回流变压吸附工艺过程介绍 |
| 6.2 沼气升级捕碳双回流变压吸附工艺过程模拟 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 吸附床内压力温度浓度的瞬态变化 |
| 6.3.2 轻产品气回流流率对工艺性能的影响 |
| 6.3.3 进料位置对工艺分离性能的影响 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 本文存在不足与展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（3）煤层气脱氧技术研究进展（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 燃烧法 |
| 1.1 催化燃烧法 |
| 1.2 非催化燃烧法 |
| 1.2.1 碳材料燃烧法 |
| 1.2.2 化学链燃烧法 |
| 2 变压吸附法 |
| 3 深冷液化分离 |
| 4 非金属还原法 |
| 5 膜分离 |
| 6 结语与展望 |
（4）真空变压吸附制氧径向流吸附器动态模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 前言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 制氧技术概述 |
| 1.1.1 深冷法 |
| 1.1.2 膜分离法 |
| 1.1.3 变压吸附法 |
| 1.2 变压吸附工艺概述 |
| 1.2.1 变压吸附工艺研究进展 |
| 1.2.2 变压吸附工艺发展趋势 |
| 1.3 径向流吸附器概述 |
| 1.3.1 径向流吸附器结构研究 |
| 1.3.2 径向流吸附器流动特性研究 |
| 1.3.3 径向流吸附器数值模拟 |
| 1.4 计算流体力学简介 |
| 1.4.1 CFD技术概述 |
| 1.4.2 FLUENT简介 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 真空变压吸附制氧径向流吸附器数学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 物理模型与网格划分 |
| 2.2.1 物理模型 |
| 2.2.2 网格划分 |
| 2.3 控制方程与求解设置 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 控制方程求解设置 |
| 2.4 模型参数 |
| 2.4.1 气体物性 |
| 2.4.2 吸附剂参数 |
| 2.4.3 初始条件 |
| 2.4.4 边界条件 |
| 2.5 模型验证 |
| 2.5.1 网格独立性检查 |
| 2.5.2 吸附等温线与实验对比 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 真空变压吸附制氧径向流吸附器模拟结果与分析 |
| 3.1 首次循环模拟结果分析 |
| 3.1.1 首次循环氧气浓度分布 |
| 3.1.2 首次循环氧气浓度径向分布曲线 |
| 3.1.3 首次循环氮气吸附量径向分布曲线 |
| 3.1.4 首次循环流场均布状况 |
| 3.1.5 首次循环温度径向分布曲线 |
| 3.2 第二次循环模拟结果分析 |
| 3.2.1 第二次循环氧气浓度分布 |
| 3.2.2 第二次循环氧气浓度径向分布曲线 |
| 3.2.3 第二次循环氮气吸附量径向分布曲线 |
| 3.2.4 第二次循环流场均布状况 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 径向流吸附器流体均布与制氧性能参数分析 |
| 4.1 吸附剂颗粒直径的影响 |
| 4.1.1 颗粒直径对氧气浓度分布的影响 |
| 4.1.2 颗粒直径对流场分布的影响 |
| 4.1.3 颗粒直径对制氧性能的影响 |
| 4.2 分布筒开孔率的影响 |
| 4.2.1 分布筒开孔率对氧气浓度分布的影响 |
| 4.2.2 分布筒开孔率对流场分布的影响 |
| 4.3 中心流道与外流道截面积的影响 |
| 4.4 吸附时间的影响 |
| 4.5 反吹时间影响 |
| 4.6 反吹率的影响 |
| 4.6.1 反吹率对反吹效果的影响 |
| 4.6.2 反吹率对第二次循环的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的研究成果 |
| 致谢 |
（5）变压吸附与变温吸附从干烟道气中捕集CO2的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 CO_2的排放 |
| 1.2 CO_2的捕获、利用与封存 |
| 1.2.1 CO_2的捕获 |
| 1.2.2 CO_2的利用 |
| 1.2.3 CO_2的封存 |
| 1.3 工业捕集CO_2的技术应用 |
| 1.3.1 吸收法 |
| 1.3.2 吸附法 |
| 1.3.3 低温蒸馏法 |
| 1.3.4 膜分离法 |
| 1.3.5 工业捕集CO_2技术的比较 |
| 1.4 CO_2吸附分离工艺技术进展 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 吸附等温线的测定 |
| 2.1 吸附剂的选择 |
| 2.2 实验设备与原料 |
| 2.3 实验流程 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 模拟方法与模型 |
| 3.1 模型假设 |
| 3.2 主要模型方程 |
| 3.2.1 质量传递模型 |
| 3.2.2 能量传递模型 |
| 3.2.3 动量传递模型 |
| 3.2.4 吸附动力学模型 |
| 3.2.5 吸附等温线模型 |
| 3.3 其他方程 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 两阶真空变压吸附捕碳工艺 |
| 4.1 两阶真空变压吸附工艺设计 |
| 4.1.1 两阶真空变压吸附工艺结构设计 |
| 4.1.2 两阶真空变压吸附工艺时序 |
| 4.1.3 工艺相关参数 |
| 4.2 两阶VPSA捕碳工艺模拟结果与讨论 |
| 4.2.1 两阶VPSA捕碳工艺模拟结果 |
| 4.2.2 塔内压力、温度分布 |
| 4.2.3 进料量的影响 |
| 4.2.4 真空度的影响 |
| 4.2.5 冲洗率的影响 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 变温吸附和真空变温吸附捕碳工艺 |
| 5.1 变温吸附、真空变温吸附工艺设计 |
| 5.1.1 变温吸附工艺循环时序 |
| 5.1.2 真空变温吸附循环时序 |
| 5.1.3 工艺相关参数 |
| 5.2 TSA捕碳工艺模拟结果与讨论 |
| 5.2.1 TSA捕碳工艺模拟结果 |
| 5.2.2 塔内压力与温度分布 |
| 5.2.3 进料量的影响 |
| 5.2.4 循环回流时间的影响 |
| 5.3 TVSA捕碳工艺模拟结果与讨论 |
| 5.3.1 TVSA捕碳工艺模拟结果 |
| 5.3.2 塔内压力、温度分布 |
| 5.3.3 进料量的影响 |
| 5.3.4 循环回流时间的影响 |
| 5.3.5 真空度的影响 |
| 5.4 VPSA、TSA、TVSA工艺的对比分析 |
| 5.5 与文献中的工艺对比 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 本文的创新 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）基于MPC控制优化的变压吸附制氧工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 变压吸附简介 |
| 1.1.1 吸附过程基本理论 |
| 1.1.2 吸附剂的选择 |
| 1.1.3 变压吸附工艺过程 |
| 1.2 变压吸附数值模拟 |
| 1.3 变压吸附工艺优化控制 |
| 1.3.1 变压吸附流程优化设计 |
| 1.3.2 变压吸附过程控制 |
| 1.4 变压吸附气体分离 |
| 1.4.1 变压吸附捕集CO_2简述 |
| 1.4.2 空气分离制氧简述 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 第二章 吸附分离的数值模拟 |
| 2.1 变压吸附工艺模型 |
| 2.1.1 吸附塔模型方程 |
| 2.1.2 阀门方程 |
| 2.1.3 压缩机与真空泵模型 |
| 2.1.4 缓冲罐模型 |
| 2.1.5 循环稳态判定模型 |
| 2.2 边界条件及数值求解 |
| 2.3 变压吸附工艺评价指标 |
| 2.3.1 工艺评价指标的选取 |
| 2.3.2 工艺评价指标的建立 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 过程模拟与实验验证 |
| 3.1 实验设备与原料 |
| 3.1.1 实验器材 |
| 3.1.2 吸附剂的选取和测定结果 |
| 3.2 两塔八步空分制氧流程 |
| 3.3 空气分离VPSA工艺模拟实验 |
| 3.4 模拟实验结果对比与过程分析 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 变压吸附优化控制 |
| 4.1 变压吸附优化 |
| 4.1.1 优化框架设计 |
| 4.1.2 优化结果分析 |
| 4.2 变压吸附控制设计 |
| 4.2.1 模型预测控制器的优势 |
| 4.2.2 变压吸附控制框架设计 |
| 4.2.3 预测模型的设计 |
| 4.2.4 滚动优化策略及反馈校正 |
| 4.3 变压吸附控制器效果测评 |
| 4.3.1 情况1 条件下的调控效果 |
| 4.3.2 情况2 条件下的调控效果 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结 |
| 5.1 创新点 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）煤层气提浓用炭质吸附剂的制备及其应用性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 煤层气浓缩技术研究现状 |
| 1.2.1 深冷分离技术 |
| 1.2.2 变压吸附分离技术 |
| 1.2.3 膜分离技术 |
| 1.2.4 气体水合物技术 |
| 1.3 国内外煤层气变压吸附提浓技术现状 |
| 1.3.1 变压吸附基本原理 |
| 1.3.2 变压吸附CH_4/N_2分离研究进展 |
| 1.3.3 CH_4浓缩用吸附剂的研究现状 |
| 1.4 吸附剂的表征 |
| 1.4.1 吸附等温线 |
| 1.4.2 孔结构的表征 |
| 1.4.3 分离性能评价指标 |
| 1.5 论文研究目标、技术路线及内容 |
| 1.6 论文预期创新点及拟解决关键问题 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 实验和方法 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 主要实验仪器 |
| 2.3 颗粒活性炭的制备 |
| 2.4 吸附剂表征方法 |
| 2.4.1 CH_4/N_2变压吸附等温线 |
| 2.4.2 低温N_2吸脱附等温线 |
| 2.4.3 碘值E的测定 |
| 2.4.4 热重分析(TGA) |
| 2.4.5 扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD) |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 物理活化法制CH_4/N_2分离用活性炭实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验 |
| 3.2.1 原料 |
| 3.2.2 炭化工艺参数 |
| 3.2.3 活化工艺参数 |
| 3.2.4 样品的表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 炭化过程分析 |
| 3.3.2 活化温度对CH_4/N_2分离性能的影响 |
| 3.3.3 活化温度对孔结构的影响 |
| 3.3.4 水蒸气流量对CH_4/N_2分离性能的影响 |
| 3.3.5 水蒸气流量对孔结构的影响 |
| 3.3.6 活化时间对CH_4/N_2分离性能的影响 |
| 3.3.7 活化时间对孔结构的影响 |
| 3.3.8 工艺条件对简易技术指标的影响 |
| 3.3.9 孔结构参数对分离性能的影响规律研究 |
| 3.3.10 不同活化温度对制备活性炭表面形貌的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 活性炭吸附平衡及扩散动力学研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验 |
| 4.2.1 材料与气体 |
| 4.2.2 实验方法 |
| 4.2.3 平衡理论模型 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 单组份吸附平衡 |
| 4.3.2 单组份吸附模型模拟研究 |
| 4.3.3 吸附热力学分析 |
| 4.3.4 CH_4/N_2双组份竞争吸附平衡 |
| 4.3.5 CH_4/N_2在活性炭上的表观动力学研究 |
| 4.3.6 固定床穿透特性和本征动力学研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 活性炭变压吸附富集CH_4工艺研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验 |
| 5.2.1 材料与气体 |
| 5.2.2 实验装置 |
| 5.2.3 工艺流程及时序 |
| 5.2.4 实验步骤 |
| 5.2.5 分离效果评价指标 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 吸附压力对CH_4提浓的影响 |
| 5.3.2 排气流速对CH_4提浓的影响 |
| 5.3.3 吸附时间对CH_4提浓的影响 |
| 5.3.4 置换时间对CH_4提浓的影响 |
| 5.3.5 均压时间对CH_4提浓的影响 |
| 5.3.6 不同原料气浓度的浓缩效果 |
| 5.3.7 含氧煤层气的分离 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）层状床变压吸附氢气纯化循环特性的优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容与方法 |
| 第2章 氢气纯化变压吸附数学模型 |
| 2.1 氢气纯化变压吸附质量守恒方程 |
| 2.2 氢气纯化变压吸附能量守恒方程 |
| 2.3 氢气纯化变压吸附等温线方程 |
| 2.4 氢气纯化变压吸附动量守恒方程 |
| 2.5 氢气纯化变压吸附传质方程 |
| 2.6 理想气体状态方程 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 单/双床变压吸附纯化性能的研究 |
| 3.1 吸附等温线模型的验证 |
| 3.2 单/双床变压吸附模型参数 |
| 3.3 穿透曲线模型的验证与研究 |
| 3.4 单/双床PSA循环模型性能研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 层状床变压吸附纯化性能的研究及优化 |
| 4.1 吸附等温线模型的验证 |
| 4.2 层状床变压吸附模型参数 |
| 4.3 层状床穿透曲线模型的验证 |
| 4.4 层状床PSA循环模型的研究 |
| 4.5 层状床PSA循环模型的优化 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 三层吸附床变压吸附循环的参数研究 |
| 5.1 吸附等温线模型的验证 |
| 5.2 三层吸附床变压吸附模型参数 |
| 5.3 穿透曲线模型的验证与研究 |
| 5.4 三层吸附床PSA循环模型的研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 三层吸附床变压吸附纯化性能的优化 |
| 6.1 人工神经网络 |
| 6.2 BP(Back Propagation)神经网络 |
| 6.3 基于遗传算法优化的BP神经网络 |
| 6.4 三层吸附床PSA循环的优化 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和参加的科研项目 |
（9）驱替煤层气CO2分离研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 CO2分离试验方案 |
| 1.1 CO2吸附特性研究 |
| 1.2 CO2分离工艺研究 |
| 2 试验结果与分析 |
| 2.1 CO2吸附特性评价结果 |
| 2.2 CO2分离工艺评价 |
| 2.2.1 吸附压力对CO2分离影响 |
| 2.2.2 吸附时间对CO2分离影响 |
| 2.3 CO2提纯工艺评价 |
| 2.3.1 吸附压力对CO2分离影响 |
| 2.3.2 吸附时间对CO2分离影响 |
| 3 CO2分离提纯工艺 |
| 3.1 CO2分离提纯工艺流程 |
| 3.2 CO2分离提纯工艺技术评价 |
| 3.2.1 处理量分析 |
| 3.2.2 回收率计算 |
| 4 结论 |
（10）甲烷重整气变压吸附制氢与捕碳工艺的模拟与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 制氢工艺概述 |
| 1.1.1 氢气的性质 |
| 1.1.2 氢气的制备方法 |
| 1.1.3 氢气净化工艺 |
| 1.2 变压吸附工艺模拟与仿真 |
| 1.2.1 变压吸附工艺概论 |
| 1.2.2 变压吸附数学模型与求解 |
| 1.2.3 变压吸附的优化与控制 |
| 1.3 变压吸附制氢 |
| 1.3.1 变压吸附制氢工艺 |
| 1.3.2 变压吸附制氢存在的问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 变压吸附等温线测定实验 |
| 2.1 制氢吸附剂的选择 |
| 2.2 实验设备和原料 |
| 2.3 实验流程 |
| 2.4 实验结果 |
| 2.5 结果分析 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 变压吸附制氢与捕碳工艺的数学模型 |
| 3.1 PSA模型建立 |
| 3.1.1 质量传递模型 |
| 3.1.2 能量传递模型 |
| 3.1.3 动量传递模型 |
| 3.1.4 吸附等温线模型 |
| 3.1.5 吸附动力学模型 |
| 3.2 其它相关模型 |
| 3.3 边界条件的建立 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 变压吸附制氢工艺 |
| 4.1 变压吸附模拟参数 |
| 4.2 循环时序 |
| 4.3 变压吸附制氢模拟结果讨论 |
| 4.3.1 压力、温度、浓度变化 |
| 4.3.2 进料量影响 |
| 4.3.3 活性炭与分子筛高度比影响 |
| 4.3.4 冲洗率影响 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 二阶变压吸附捕碳工艺 |
| 5.1 工艺过程简述 |
| 5.1.1 工艺时序 |
| 5.1.2 工艺参数值 |
| 5.2 二阶捕碳模拟结果 |
| 5.2.1 温度、压力变化 |
| 5.2.2 模拟结果分析 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、六塔真空变压吸附气体分离工艺（论文参考文献）
- [1]变压吸附制氧装置运行优化研究[D]. 程兆光. 山东建筑大学, 2021
- [2]真空变压吸附沼气升级及二氧化碳捕集过程研究[D]. 沈圆辉. 天津大学, 2020(01)
- [3]煤层气脱氧技术研究进展[J]. 张进华,刘书贤,秦强,何立新. 洁净煤技术, 2021(05)
- [4]真空变压吸附制氧径向流吸附器动态模拟[D]. 史怡坤. 华东理工大学, 2020(01)
- [5]变压吸附与变温吸附从干烟道气中捕集CO2的数值模拟研究[D]. 江南. 天津大学, 2020(01)
- [6]基于MPC控制优化的变压吸附制氧工艺研究[D]. 邢瑞. 天津大学, 2020
- [7]煤层气提浓用炭质吸附剂的制备及其应用性能研究[D]. 张进华. 中国矿业大学(北京), 2020(01)
- [8]层状床变压吸附氢气纯化循环特性的优化[D]. 张楠楠. 武汉理工大学, 2020(01)
- [9]驱替煤层气CO2分离研究[J]. 李雪飞,车永芳,郭昊乾,李小亮. 洁净煤技术, 2020(06)
- [10]甲烷重整气变压吸附制氢与捕碳工艺的模拟与分析[D]. 石文荣. 天津大学, 2019(06)