毕业论文课题相关文献综述
文献综述一. 研究背景氢不仅是环境友好、高效、洁净的二次能源,而且还是重要的化工原料,工业制氢与副产含氢的气体中,通常含有Ar、O2、CO、CO2、H2、H2O,以及CH4、C2H6、C2H4等轻烃,纯度一般在40%-80%之间,而工业生产中对氢气的纯度要求较高,在石油化工行业,所需氢气的纯度一般要大于99.5%,因此需要对含氢原料气进行分离提纯,以满足不同的生产需求。
国内外广泛采用的含氢气体提纯技术有变压吸附分离技术、有机膜分离技术与深冷分离技术。
与其他两类技术相比,变压吸附分离技术能够获得高纯度的氢气,是炼化企业高纯度(≥99.5%V)氢气最主要的来源装置。
变压吸附( Pressure Swing Adsorption, PSA)的基本原理是利用吸附剂对气体混合物各组分的吸附强度、在吸附剂颗粒内外扩散的动力学效应或吸附剂颗粒内微孔对各组分分子的位阻效应的不同,以压力的循环变化为分离推动力,使一种或多种组分得以浓缩或纯化[1]。
吸附质动力学直径与吸附剂孔径的差别在一定程度上决定了吸附剂的选择性。
所谓分子反应动力学直径,是指具有零动能的2个分子发生碰撞反应时所能达到的最小距离,它一般是由实验室数据获得的[2-5]。
吸附选择性是指吸附剂因其组分、结构不同所显示出来的对某些物质优先吸附的能力。
吸附量和选择性是评价吸附剂材料分离能力的重要指标。
吸附量与平衡压力和温度、吸附剂的性质、吸附剂孔道的性质等因素有关,而吸附选择性则更加复杂,虽然它也与操作压力、温度及吸附剂/吸附质本身性质有关,但它在实际分离过程中更是一个综合的、过程相关的问题。
通过多孔材料进行气体吸附分离一般遵循以下机理中的一种或多种[6-7]:(1)分子筛效应:利用尺寸或者形状排阻效应,气体混合物的特定组分能够顺利进入孔道而其他组分被排除在孔道之外;(2)热力学平衡效应:利用吸附剂与不同气体分子间作用力的不同,某些组分比其他组分更优先吸附;(3)分子动力学效应:利用不同气体分子间扩散速率的不同,某些组分能够更快速地进入孔道并被吸附住;(4)量子筛分效应:利用量子效应,某些轻烃气体在狭窄的孔道内的扩散速率不同,从而实现分离。
