吸附法分离天然气中的轻烃

摘要

天然气是一种清洁的能源,其主要成分是甲烷,除此之外,还含有乙烷、丙烷、丁烷等。纯甲烷是化工生产的重要原料,乙烷可以用来制备乙烯,丙烷和丁烷是液化石油气的主要成分。本实验采用吸附的方法将天然气中的各烃类组分分离以实现不同的应用。实验配制了包含C1～C4的模拟气1和包含C1～C2的模拟气2。实验过程分两个阶段进行,第一阶段是在C2和C3之间进行切割,将C1和C2分为一组,C3和C4分为一组；第二阶段是在C1和C2之间进行切割,将C1和C2分开。为了工程上的需要,实验选用的吸附剂均为市售多孔材料,分别为两种不同比表面积的13X分子筛、B型硅胶、活性炭。首先是对吸附剂进行筛选,通过一定条件下测定模拟气中不同组分在吸附剂上的吸附穿透时间差异来比较不同吸附剂的吸附容量,通过再生温度的测定来比较吸附剂的再生条件,结合吸附容量和再生温度,筛选最佳吸附剂。然后,用最佳吸附剂测定模拟气在不同温度、不同压力、不同流量下的穿透曲线来比较温度、压力、流量对吸附剂分离效果的影响,以确定C2～C3和C1～C2的最佳分离条件。最后,通过测定模拟气2的穿透曲线以确定再生条件包括再生气流量、再生时间、再生温度对吸附剂再生效果的影响。
　　 实验结果表明,在C2和C3之间进行切割时,最佳吸附剂为B型硅胶,完全再生的条件为:再生温度为50℃；再生气流量为100mL／min,再生时间为15min。在C1和C2之间进行切割时,最佳吸附剂为活性炭,吸附容量很大,完全再生的条件为:再生温度80℃；再生气流量为100 mL／min,再生时间为40min。C2～C3和C1～C2分离的最佳条件为低温、高压。在工程上再生时间为40 min过长,实验通过提高再生温度来缩短再生时间,当再生温度提高到150℃时确定的活性炭完全再生条件是:再生气的流量为17 mL／min时,再生时间为10min；再生气的流量为50 mL／min,再生时间为5min。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 前言

1.2 天然气的净化

1.2.1 天然气脱硫

1.2.2 天然气脱水

1.2.3 天然气脱重烃

1.3 天然气存储

1.3.1 液化存储

1.3.2 压缩存储

1.3.3 吸附存储

1.3.4 湿法存储

1.4 天然气中轻烃组分

1.4.1 甲烷

1.4.2 乙烷

1.4.3 丙烷和丁烷

1.5 天然气组分分离

1.5.1 深冷法

1.5.2 膜分离

1.5.3 吸附法

1.6 吸附材料

1.6.1 分子筛

1.6.2 硅胶

1.6.3 活性炭

1.7 吸附剂的表征

1.7.1 吸附等温线的类型

1.7.2 吸附等温线的测定

1.7.3 比表面积测定

1.8 色谱分析

1.8.1 色谱分析原理

1.8.2 色谱定量分析方法

1.9 本论文的研究意义和主要内容

第二章 实验部分

2.1 实验材料和仪器

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验仪器

2.2 吸附剂的表征

2.2.1 低压吸附实验

2.2.2 吸附剂准备

2.2.3 参比槽体积确定

2.2.4 吸附槽内自由空间体积确定

2.2.5 吸附平衡测定

2.2.6 吸附量计算

2.3 模拟气的配置

2.3.1 配气装置

2.3.2 配气操作

2.4 色谱分析模拟气的组成

2.4.1 色谱使用步骤

2.4.2 模拟气组成分析

2.5 实验装置及操作方法

2.5.1 实验装置

2.5.2 操作方法

2.5.3 吸附剂装床

第三章 C2～C3的吸附分离

3.1 吸附剂的筛选

3.1.1 吸附剂的表征

3.1.2 吸附穿透曲线

3.1.3 吸附剂再生温度测定

3.1.4 小结

3.2 吸附条件的影响

第四章 C1～C2的吸附分离

4.1 吸附剂筛选

4.1.1 吸附穿透曲线

4.1.2 吸附剂再生温度测定

4.1.3 小结

4.2 吸附条件影响

4.3 活性炭再生测定

第五章 结论

参考文献

致谢