石蜡油脱除甲苯工艺的实验与模拟研究

摘要

近年来，随着工业的不断发展以及人类活动范围的日益扩大，环境问题日益突出。挥发性有机化合物(VOCs)可对人类健康和生存环境产生直接的危害而被列为大气污染物。本文以VOCs中的甲苯作为对象，首先对石蜡油脱除甲苯的吸收过程进行实验研究，然后对吸收液进行再生实验研究，基于实验数据采用Aspen Plus软件对吸收和解吸模型进行模型验证与参数优化，并建立吸收-解吸全流程工艺，最后对涂装行业尾气中甲苯的脱除进行模拟研究。主要研究结论如下:
　　1.应用填料塔和旋转填充床对石蜡油脱除甲苯的吸收实验。结果表明，在最优的操作条件下，填料塔中甲苯的脱除率要高于旋转填充床，而旋转床中的气相总传质系数KGa要远大于填料塔。
　　2.应用旋转床对吸收液解吸实验。结果表明，甲苯的解吸率随温度(50～90℃)、气量(100～300L·h-1)以及转速（600～1400rpm）的增大而增大，随液量（7.2～16.8L·h-1）的增大而减小;液相总传质系数KLa随温度和转速的增大而增大，随气量的增大先增大后保持稳定，随液量几乎不发生明显变化。
　　3.应用Aspen Plus模拟软件，基于填料的流通截面积守恒和体积守恒的原则，构建旋转填充床的解吸模型，采用实验数据进行模型验证，模拟结果与实验值吻合较好，误差在±20％左右。
　　4.模拟结果表明，吸收工艺的最佳条件:温度30℃，压力1.8atm，气液比20∶1，甲苯脱除率达99％以上;解吸工艺的最佳条件:温度140℃，压力1kPa，气液比5∶1，解吸率接近90％;涂装行业中石蜡油脱除甲苯全流程模型的尾气中甲苯的浓度为7.38ppm，符合排放控制标准。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 课题研究背景

1．2 VOCs废气的治理方法

1．2．1 回收技术

1．2．2 销毁技术

1．3 吸收在VOCs中的应用

1．3．1 VOCs吸收剂的研究进展

1．3．2 气液传质设备

1．4 Aspen Plus流程模拟软件

1．4．1 Aspen Plus简介

1．4．2 Aspen Plus软件的功能

1．4．3 Aspen Plus模拟的基本步骤

1．4．4 Aspen Plus模拟在气体吸收过程中的应用

1．5 课题研究意义及内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第二章 石蜡油吸收甲苯的实验研究

2．1 石蜡油吸收甲苯的实验方法

2．1．1 实验试剂及实验设备

2．1．2 实验装置及流程

2．1．3 分析方法

2．1．4 甲苯脱除率

2．1．6 旋转床的气相总传质系数KGa

2．2 填料塔的实验结果与讨论

2．2．1 液量的影响

2．2．2 气量的影响

2．3 旋转床的实验结果与讨论

2．3．1 液量的影响

2．3．2 气量的影响

2．3．3 转速的影响

2．4 两种传质设备吸收效果对比

2．5 本章小结

第三章 旋转填充床内甲苯解吸的实验研究

3．1 解吸方法及装置的选择

3．1．1 解吸方法的选择

3．1．2 实验仪器及试剂

3．1．3 解吸实验流程及操作步骤

3．1．4 分析方法

3．1．5 甲苯解吸率

3．1．6 旋转床液相总传质系数KLa

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 温度的影响

3．2．2 液量的影响

3．2．3 气量的影响

3．2．4 转速的影响

3．3 解吸率结果分析

3．4 本章小结

第四章 石蜡油脱除甲苯的吸收-解吸全流程模拟

4．1 模拟参数的设定

4．1．1 石蜡油组分的确定

4．1．2 物性方法的选择

4．2 石蜡油吸收甲苯填料塔的模拟

4．2．1 吸收塔模型

4．2．2 模拟结果与讨论

4．3 解吸塔单塔的模拟

4．3．1 解吸塔模型

4．3．2 模拟结果与讨论

4．4 全流程模型在涂装行业中的应用研究

4．4．1 吸收-解吸全流程模型

4．4．2 模型参数设定

4．4．3 模拟结果与讨论

4．5 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

作者与导师简介