高温气流催化氧化再生过程模型研究

论文摘要

本论文针对高温气流催化氧化再生过程模型进行研究,研究内容和得到的结论如下:1.高温气流催化氧化再生过程模型的建立。考虑内扩散的影响,根据物料衡算原理,运用数学语言建立固定床反应器扩散-反应模型和单个球形颗粒扩散-反应模型,然后将两个模型耦合得到高温气流催化氧化再生过程模型。2.模型的数值求解。根据反应器模型方程和球形颗粒模型方程的特征和他们之间的相互联系确定算法。对球形颗粒模型方程用matlab语言中的库函数pdepe（）编程求解;对反应器模型方程使用Crank-Nicolson方法进行离散化,调用matlab中的库函数fsolve（）函数进行求解。采用matlab语言编程进行数值求解,在AMD Athlon（tm）II Dual-Core M3202.09GHz计算机上约运行近4小时。3.数据模拟和模型检验。通过建立的模型对高温气流催化氧化再生实验过程进行数据模拟,得到再生时间对再生率的影响曲线。结果表明,计算值与实验值吻合较好,最大相对误差为17%。4.利用高温气流催化氧化再生模型进行过程分析。考察了不同粒径的催化吸附剂内氧气浓度的分布情况、催化吸附剂粒径对再生率的影响、不同时间下氧气浓度沿反应器轴向分布情况。结果表明,催化吸附剂粒径越小,Thiele模数也越小,再生率则越高,当粒径小于0.1mm时,再生率不变;同时氧气沿反应器床层轴向位置的浓度分布是逐渐降低的。当反应到一定程度,整个反应器内的氧气浓度不再变化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 选题意义
• 1.2 研究内容
• 1.3 研究路线
• 第二章 文献综述
• 2.1 引言
• 2.1.1 吸附法在水处理中的应用
• 2.1.2 吸附剂再生意义及再生方法
• 2.2 催化氧化再生技术
• 2.2.1 干法催化氧化再生
• 2.2.2 微波催化氧化再生
• 2.2.3 催化湿式氧化再生法
• 2.2.4 光催化氧化再生法
• 2.2.5 其他催化氧化方法
• 2.3 催化氧化再生机理研究
• 2.4 催化氧化再生数学模型研究进展
• 2.4.1 单颗粒模型
• 2.4.2 反应器模型
• 第三章 高温气流催化氧化再生过程模型的建立与求解
• 3.1 高温气流催化氧化再生过程模型的建立
• 3.1.1 反应器模型的建立
• 3.1.2 球形颗粒物反应模型的建立
• 3.2 高温气流催化氧化再生过程模型的数值求解
• 3.2.1 再生过程模型方程算法的确定
• 3.2.2 反应器模型方程的离散
• 3.2.3 球形颗粒模型方程无因次化
• 3.2.4 编程求解
• 第四章 数据模拟与模型检验
• 4.1 计算参数的确定
• 4.1.1 床层空隙率的计算
• 4.1.2 有效扩散系数的求取
• 4.1.3 污染物氧化的本征动力学
• 4.2 结果对比与分析
• 第五章 高温气流催化氧化再生过程分析
• 5.1 催化吸附剂内氧气浓度分布
• 5.2 反应器内氧气浓度分布
• 5.3 催化吸附剂粒径对再生率的影响
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 符号说明
• 参考文献
• 附录
• 致谢