改性13X沸石蜂窝转轮对甲苯的吸附性能研究
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which concentration is 1 00 mg‘m—and inlet velocity is 2 m·s~.The
III
浙江工业大学硕士学位论文
research provided design experience and operating parameters for industrial application of honeycomb adsorption rotor.It show that lower empty bed velocity,faster rotor speed,higher temperature are necessary to purify higher concentration organic waste gases.
ratio should take into account the removal efficiency and energy consumption. When the recommended operating parameters are
regeneration air temperature of 1 80。C,rotor speed of 2.8-5 r·h一,flow rate ratio of 8—1 2,the removal efficiency keep over 90%for the toluene gas
Thesis Submitted to Zhej iang University of Technology for the Degree of Master of Engineering
Removal of Toluene from Waste Gas by Honeycomb Adsorption Rotor with Modified 1 3X Molecular Sieves
料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方
储繇封锚 式标明。本人承担本声明的法律责任。 嘿砧年(月乡日 学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,
同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版, 允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。
KEY WORDS:honeycomb adsorption rotor,toluene,modified molecular sieve, organic waste gas, moisture resistance
IV
浙江工业大学硕士学位论文
目录
第一章 绪 论……………………………………………………………………….1 1.1有机废气污染现状…………………………………………………………1 1.2工业源VOCs污染现状及特点…………………………………………..2 1.3工业源VOCs污染末端治理技术现状………………………………….2 1.3.1回收技术………………………………………………………………3 1.3.2销毁技术………………………………………………………………5 1.3.3 VOCs治理技术的综合评估…………………………………………一6 1.4吸附原理…………………………………………………………………….7 1.4.1吸附机制………………………………………………………………8 1.4.2吸附平衡………………………………………………………………8 1.4.3吸附速率………………………………………………………………9 1.5吸附工艺及设备……………………………………………………………9 1.5.1固定床吸附工艺………………………………………………………9 1.5.2移动床吸附工艺……………………………………………………一10 1.5.3流化床吸附工艺……………………………………………………..10 1.5.4轮转式吸附工艺……………………………………………………..10 1.6脱附再生工艺………………………………………………………………11 1.6.1水蒸气再生……………………………………………………………11 1.6.2热空气吹扫…………………………………………………………..12 1.6.3降压脱附再生………………………………………………………..12 1.7吸附剂………………………………………………………………………12 1.7.1 VOCs治理工业常用吸附剂…………………………………………12 1.7.2转轮常用吸附剂……………………………………………………..14 1.8国内外转轮吸附技术的研究现状………………………………………15 1.8.1转轮吸附的影响因素研究…………………………………………..15 1.8.2转轮吸附的传质传热研究…………………………………………..16 1.8.3转轮运行参数的设计及计算………………………………………..18 1.9课题研究意义和内容…………………………………………………….19 1.9.1课题研究意义………………………………………………………..1 9 1.9.2课题研究内容………………………………………………………..1 9 1.9.3课题创新之处………………………………………………………..20
试验表明M.13X分子筛具有良好的抗湿性,转速、再生风温度过 高或过低均会降低系统去除率,合适的浓缩比应兼顾效率与能耗。最 佳转速随着进气负荷、再生风温度的提高而提高。对于进气浓度100 mg·m一,进气流速2 m·s。1的甲苯废气,推荐运行参数为再生风温度 180℃,转速2.8~5 r·h~,浓缩比8~12,在该运行参数下去除效率均可 达90%以上。该研究为M.13X蜂窝转轮工业应用提供设计经验及运行 参数,当进气浓度提高时,应控制较低的进气流速,同时加快转速、 提高脱附热量以满足去除效果。
关键词:蜂窝吸附转轮,甲苯,改性分子筛,有机废气,抗湿性
浙江工业大学硕士学位论文
II
浙江工业大学硕士学位论文
REMOVAL OF TOLUENE FROM ROM WASTE GAS BY HoNEYCOMB ADSORPTION ROTOR
WITH MODIFID 13X MOLECULAR SIEVES
April,2013
浙江工业大学
l
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Y24 1 1 4 1I lilIMlJl lJl5l
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所提交的学位论文是本人在导师的指导下,独立
进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容
外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果,也 不含为获得浙江工业大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材
第二章实验仪器与方法……………………………………………………………..21Baidu Nhomakorabea2.1主要实验药品与仪器设备……………………………………………….21 2.1.1实验材料及试剂……………………………………………………一21 2.1.2主要试验仪器………………………………………………………一2l 2.2固定床吸附试验装置…………………………………………………….22 2.3转轮吸附装置……………………………………………………………..23
Written by ZHENG Liangwei
Majoring in
Environmental Science
Supervisedupervtsect 6D11,,
Professor WANG Jiade
Zhej iang University of Technology,3 1 0032,P.R.China
浙江工业大学硕士学位论文
2.3.1转轮基本参数………………………………………………………一24 2.4实验步骤……………………………………………………………………25
2.4.1固定床吸附实验……………………………………………………..25 2.4.2转轮吸附试验………………………………………………………一25 2.5分析方法……………………………………………………………………25 2.5.1甲苯的定量分析分析方法…………………………………………..25 第三章M.13X与13X分子筛的吸附性能对比…………………………………一26 3.1 M.13X与13X分子筛结构对比…………………………………………26 3.2 M.1 3X与1 3X分子筛吸附性能对比……………………………………28 3.3本章小结……………………………………………………………………29 第四章转轮吸附影响因素研究……………………………………………………30 4.1转轮运行参数对吸附性能的影响………………………………………30 4.1.1浓缩比……………………………………………………………………….30 4.1.2转轮转速……………………………………………………………..3 1 4.1.3再生风温度…………………………………………………………..32 4.2进气参数对转轮吸附性能的影响………………………………………33 4.2.1进气湿度……………………………………………………………..33 4.2.2进气浓度……………………………………………………………..34 4.2.3进气流速……………………………………………………………..35 4.3最小转速的计算及确定………………………………………………….36 4.3.1最小转速的计算……………………………………………………一36 4.3.2静态转轮穿透时间的测定…………………………………………..36 4.3.3最小转速的计算……………………………………………………一37 4.3.4最小转速与实际转速的对比………………………………………..38 4.4最佳转速的确定…………………………………………………………..38 4.4.1最佳转速与再生风温度的关系……………………………………一38 4.4.2最佳转速与进气浓度的关系………………………………………~39 4.4.3最佳转速与进气流速的关系………………………………………..40 4.5本章小结……………………………………………………………………41 第五章结论与展望…………………………………………………………………..43 5.1结论………………………………………………………………………………………………..43 5.2展望…………………………………………………………………………44 参考文献………………………………………………………………………………46 致谢…………………………………………………………………………………..53 硕士学位期间发表的学术论文………………………………………………………55
本学位论文属于
1、保密口,在——年解密后适用本授权书。
2、不保密彩
作者签名:
箱、揣(请在以上相应方框内打“、/”) 日期:瑚年 厂月乡 日
导师签名:勿.,饧、
日蜘/r岁年 6只j日
—,,一,1
一
浙江工业大学硕士学位论文
改性13X沸石蜂窝转轮对甲苯的吸附性能研究
摘要
转轮吸附作为一种新型高效吸附装置,较固定床装置具有运行稳 定,阻力小,结构紧凑,整体设备占地面积小等优点。本文采用固定 床吸附装置对13X及改性13x沸石分子筛(M.13X)进行吸附性能测定, 并在该基础上选用吸附性能更佳的M.1 3X分子筛制作蜂窝转轮吸附装 置,以气态甲苯为模拟污染物,系统地考察了M.13X蜂窝转轮对甲苯 废气的吸附性能,探明运行了参数和进气参数对转轮吸附的影响规律。
AB STRACT
The adsorption rotor as a new and efficient adsorption device has the advantages of stable operation,small resistance,compact structure,small overall equipment footprint compare with the fixed-bed unit.The paper used a fixed-bed adsorption unit to compare the adsorption properties of 1 3X zeolite and modified 1 3X zeolite(M-1 3X).On that basis,we choosed M-1 3 X which has better adsorption property to manufacture a honeycomb adsorption rotor,and used gaseous toluene as simulated pollutant to research the effect of the rotor operating parameters and the feed gas parameters on the adsorption efficiency
The experimental results indicate the honeycomb adsorption rotor has a good humidity resistance.The removal efficiency of honeycomb adsorption rotor achieve maximum value with optimal rotor speed and optimal generation air temperature.Moreover,an appropriate flow rate
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research provided design experience and operating parameters for industrial application of honeycomb adsorption rotor.It show that lower empty bed velocity,faster rotor speed,higher temperature are necessary to purify higher concentration organic waste gases.
ratio should take into account the removal efficiency and energy consumption. When the recommended operating parameters are
regeneration air temperature of 1 80。C,rotor speed of 2.8-5 r·h一,flow rate ratio of 8—1 2,the removal efficiency keep over 90%for the toluene gas
Thesis Submitted to Zhej iang University of Technology for the Degree of Master of Engineering
Removal of Toluene from Waste Gas by Honeycomb Adsorption Rotor with Modified 1 3X Molecular Sieves
料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方
储繇封锚 式标明。本人承担本声明的法律责任。 嘿砧年(月乡日 学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,
同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版, 允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。
KEY WORDS:honeycomb adsorption rotor,toluene,modified molecular sieve, organic waste gas, moisture resistance
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目录
第一章 绪 论……………………………………………………………………….1 1.1有机废气污染现状…………………………………………………………1 1.2工业源VOCs污染现状及特点…………………………………………..2 1.3工业源VOCs污染末端治理技术现状………………………………….2 1.3.1回收技术………………………………………………………………3 1.3.2销毁技术………………………………………………………………5 1.3.3 VOCs治理技术的综合评估…………………………………………一6 1.4吸附原理…………………………………………………………………….7 1.4.1吸附机制………………………………………………………………8 1.4.2吸附平衡………………………………………………………………8 1.4.3吸附速率………………………………………………………………9 1.5吸附工艺及设备……………………………………………………………9 1.5.1固定床吸附工艺………………………………………………………9 1.5.2移动床吸附工艺……………………………………………………一10 1.5.3流化床吸附工艺……………………………………………………..10 1.5.4轮转式吸附工艺……………………………………………………..10 1.6脱附再生工艺………………………………………………………………11 1.6.1水蒸气再生……………………………………………………………11 1.6.2热空气吹扫…………………………………………………………..12 1.6.3降压脱附再生………………………………………………………..12 1.7吸附剂………………………………………………………………………12 1.7.1 VOCs治理工业常用吸附剂…………………………………………12 1.7.2转轮常用吸附剂……………………………………………………..14 1.8国内外转轮吸附技术的研究现状………………………………………15 1.8.1转轮吸附的影响因素研究…………………………………………..15 1.8.2转轮吸附的传质传热研究…………………………………………..16 1.8.3转轮运行参数的设计及计算………………………………………..18 1.9课题研究意义和内容…………………………………………………….19 1.9.1课题研究意义………………………………………………………..1 9 1.9.2课题研究内容………………………………………………………..1 9 1.9.3课题创新之处………………………………………………………..20
试验表明M.13X分子筛具有良好的抗湿性,转速、再生风温度过 高或过低均会降低系统去除率,合适的浓缩比应兼顾效率与能耗。最 佳转速随着进气负荷、再生风温度的提高而提高。对于进气浓度100 mg·m一,进气流速2 m·s。1的甲苯废气,推荐运行参数为再生风温度 180℃,转速2.8~5 r·h~,浓缩比8~12,在该运行参数下去除效率均可 达90%以上。该研究为M.13X蜂窝转轮工业应用提供设计经验及运行 参数,当进气浓度提高时,应控制较低的进气流速,同时加快转速、 提高脱附热量以满足去除效果。
关键词:蜂窝吸附转轮,甲苯,改性分子筛,有机废气,抗湿性
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WITH MODIFID 13X MOLECULAR SIEVES
April,2013
浙江工业大学
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学位论文原创性声明
本人郑重声明:所提交的学位论文是本人在导师的指导下,独立
进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容
外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果,也 不含为获得浙江工业大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材
第二章实验仪器与方法……………………………………………………………..21Baidu Nhomakorabea2.1主要实验药品与仪器设备……………………………………………….21 2.1.1实验材料及试剂……………………………………………………一21 2.1.2主要试验仪器………………………………………………………一2l 2.2固定床吸附试验装置…………………………………………………….22 2.3转轮吸附装置……………………………………………………………..23
Written by ZHENG Liangwei
Majoring in
Environmental Science
Supervisedupervtsect 6D11,,
Professor WANG Jiade
Zhej iang University of Technology,3 1 0032,P.R.China
浙江工业大学硕士学位论文
2.3.1转轮基本参数………………………………………………………一24 2.4实验步骤……………………………………………………………………25
2.4.1固定床吸附实验……………………………………………………..25 2.4.2转轮吸附试验………………………………………………………一25 2.5分析方法……………………………………………………………………25 2.5.1甲苯的定量分析分析方法…………………………………………..25 第三章M.13X与13X分子筛的吸附性能对比…………………………………一26 3.1 M.13X与13X分子筛结构对比…………………………………………26 3.2 M.1 3X与1 3X分子筛吸附性能对比……………………………………28 3.3本章小结……………………………………………………………………29 第四章转轮吸附影响因素研究……………………………………………………30 4.1转轮运行参数对吸附性能的影响………………………………………30 4.1.1浓缩比……………………………………………………………………….30 4.1.2转轮转速……………………………………………………………..3 1 4.1.3再生风温度…………………………………………………………..32 4.2进气参数对转轮吸附性能的影响………………………………………33 4.2.1进气湿度……………………………………………………………..33 4.2.2进气浓度……………………………………………………………..34 4.2.3进气流速……………………………………………………………..35 4.3最小转速的计算及确定………………………………………………….36 4.3.1最小转速的计算……………………………………………………一36 4.3.2静态转轮穿透时间的测定…………………………………………..36 4.3.3最小转速的计算……………………………………………………一37 4.3.4最小转速与实际转速的对比………………………………………..38 4.4最佳转速的确定…………………………………………………………..38 4.4.1最佳转速与再生风温度的关系……………………………………一38 4.4.2最佳转速与进气浓度的关系………………………………………~39 4.4.3最佳转速与进气流速的关系………………………………………..40 4.5本章小结……………………………………………………………………41 第五章结论与展望…………………………………………………………………..43 5.1结论………………………………………………………………………………………………..43 5.2展望…………………………………………………………………………44 参考文献………………………………………………………………………………46 致谢…………………………………………………………………………………..53 硕士学位期间发表的学术论文………………………………………………………55
本学位论文属于
1、保密口,在——年解密后适用本授权书。
2、不保密彩
作者签名:
箱、揣(请在以上相应方框内打“、/”) 日期:瑚年 厂月乡 日
导师签名:勿.,饧、
日蜘/r岁年 6只j日
—,,一,1
一
浙江工业大学硕士学位论文
改性13X沸石蜂窝转轮对甲苯的吸附性能研究
摘要
转轮吸附作为一种新型高效吸附装置,较固定床装置具有运行稳 定,阻力小,结构紧凑,整体设备占地面积小等优点。本文采用固定 床吸附装置对13X及改性13x沸石分子筛(M.13X)进行吸附性能测定, 并在该基础上选用吸附性能更佳的M.1 3X分子筛制作蜂窝转轮吸附装 置,以气态甲苯为模拟污染物,系统地考察了M.13X蜂窝转轮对甲苯 废气的吸附性能,探明运行了参数和进气参数对转轮吸附的影响规律。
AB STRACT
The adsorption rotor as a new and efficient adsorption device has the advantages of stable operation,small resistance,compact structure,small overall equipment footprint compare with the fixed-bed unit.The paper used a fixed-bed adsorption unit to compare the adsorption properties of 1 3X zeolite and modified 1 3X zeolite(M-1 3X).On that basis,we choosed M-1 3 X which has better adsorption property to manufacture a honeycomb adsorption rotor,and used gaseous toluene as simulated pollutant to research the effect of the rotor operating parameters and the feed gas parameters on the adsorption efficiency
The experimental results indicate the honeycomb adsorption rotor has a good humidity resistance.The removal efficiency of honeycomb adsorption rotor achieve maximum value with optimal rotor speed and optimal generation air temperature.Moreover,an appropriate flow rate