膜基—溶剂吸收法处理含苯废气的研究

论文摘要

近年来，随着人们对含苯废气对人体和环境危害认识的提高，膜基—溶剂吸收法处理含苯废气的诸多优良特性引起了各界的注意。论文以N—甲酰吗啉（NFM）水溶液为吸收剂，采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组件（HFPPM）作为膜接触器，研究了膜接触器分离苯／N2混合气的传质性能，主要研究了吸收剂浓度、液速、吸收液温度、原料气浓度和气速等因素对苯吸收性能的影响，并对苯在不同浓度的吸收剂中亨利定律常数的测定作了初步探讨，对中空纤维膜组件运行的稳定性进行了初步考察，并且采用了传质动力学模型预测总传质系数KG值。实验结果表明：在吸收剂浓度为20％（体积比），气相流量在64.2mL／min～243.3mL／min，液相流量在31mL／min～90mL／min范围的条件下，处理浓度为462.3ppmv～980.4ppmv范围的苯／N2混合气，苯的脱除率在57％～74％，总体积传质系数为0.0028S-1～0.0046S-1；计算值和实验值吻合较好。在NFM—苯的体系中，反应过程主要受液膜控制。采用NFM水溶液和HFPPM膜接触器分离苯／N2混合气，具有较快的传质速率和较高的分离效率。

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ABSTRACT

1 绪论

1.1 含苯废气的来源及危害

1.2 含苯废气治理及回收方法的研究现状

1.2.1 含苯废气治理方法概述

1.2.2 含苯废气回收性方法概述

1.2.3 含苯废气处理的组合技术

1.3 膜基—溶剂吸收技术

1.3.1 膜基—溶剂吸收技术基本原理

1.3.2 膜基—溶剂吸收技术特点

1.3.3 膜接触器的分类及优缺点

1.3.4 吸收剂的选择

1.4 本课题的研究意义和内容

2 实验材料与方法

2.1 实验药品与仪器

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验仪器

2.2 实验方法

2.2.1 实验流程与实验步骤

2.2.2 实验分析方法

2.3 实验衡量指标

3 膜基—溶剂分离过程的研究

3.1 苯在不同浓度NFM水溶液中亨利定律常数的测定

3.2 进料气中苯含量对分离效果的影响

3.3 吸收液的浓度对分离效果的影响

3.4 气液相流速对分离效果的影响

3.4.1 气相流速对分离效果的影响

3.4.2 液相流速对分离效果的影响

3.5 吸收液进口温度对分离效果的影响

3.6 小结

4 传质动力学模型

4.1 动力学描述方程的分类

4.1.1 动力学微分方程

4.1.2 动力学经验公式

4.2 传质动力学模型的建立

4.2.1 气相传质系数的计算

4.2.2 膜相传质系数的计算

4.2.3 液相传质系数的计算

4.2.4 总传质系数的计算

4.3 模型计算结果与讨论

4.3.1 吸收剂浓度对气相苯出口浓度的影响

4.3.2 吸收液流速对气相苯出口浓度的影响

4.3.3 进料气流速对气相苯出口浓度的影响

4.3.4 进料气苯含量对气相苯出口的影响

4.3.5 沿管程和半径方向上的苯浓度分布

4.3.6 在气相出口处沿径向的苯浓度分布

4.4 小结

5 结论

致谢

参考文献

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