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《福州大学》 2004年
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乙炔脱湿的膜分离研究

郑辉东  
【摘要】:工业气体膜法脱湿工艺过程是近年来发展起来的新型脱湿技术,具有投资少、能耗低、使用方便和操作弹性大等特点。本论文首次采用气体膜分离技术来脱除电石乙炔中有害的微量水分,将乙炔中的水分含量由1%降至0.4%以下。 首先探讨了气体膜分离法在乙炔脱湿过程中的可行性。结果表明,采用气体膜分离技术进行乙炔脱湿是可行的,但乙炔脱湿存在特殊性:乙炔原料气压力低(190kPa)以及水蒸气具有微量、可凝和在聚合物中高渗透速率的特点,因此必须采用特殊的工艺来强化分离过程的传质。 其次采用“时间滞后法”研究了乙炔和水蒸气在均质聚砜膜中的渗透行为。乙炔在聚砜膜中的渗透符合双方式模型,渗透活化能为正值,渗透系数为3~9×10-11 ;水蒸气在聚砜膜中的渗透存在成簇迁移和溶胀作用特殊行为,渗透活化能为负值,渗透系数为2.0~3.5×10-8 ;聚砜膜中水蒸气/乙炔的分离系数在300以上,是乙炔脱湿的理想膜材料。 再次设计和建立工艺实验装置,对膜法乙炔脱湿进行了全面的工艺研究。采用渗透侧吹扫的操作方式不适合于膜法乙炔脱湿过程,因为需要很大的吹扫比才能达到分离要求。渗透侧抽真空是膜法乙炔脱湿较好的操作方式,渗透侧压力是影响该分离过程的主要因素。当处理量为0.015~0.025 ,原料气压力为180kPa,渗透侧压力为2~6kPa时,经过膜分离器处理后的乙炔水含量可降至0.4%以下。同时,膜法乙炔脱湿过程中存在组分竞争、浓差极化和毛细管凝聚等现象。 最后采用微元法建立了中空纤维膜乙炔脱湿工艺过程数学模型,该模型能够较好描述膜法乙炔脱湿过程,模拟计算结果和工艺实验结果吻合良好。同时利用该数学模型考察了膜几何尺寸、膜性能及操作条件对膜法乙炔脱湿过程的影响。 以上的研究为膜法乙炔脱湿技术中膜材料的选择、膜分离器的改进、脱湿工艺过程优化以及实现工业应用等提供理论指导和依据。
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ028

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