膜吸收法分离提纯等离子裂解煤混合气中乙炔技术的的分析

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1、-------万方数据-----------TheStudyofMembraneAbsorptionUtilizedforAcetyleneSeparationfromtheMixtureGasofCoalPyrolysisbyPlasmaADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhangXiao-peng（AppliedChemistry）DissertationSu

2、pervisor:Prof.GuoRui-liJune2012-----------万方数据-----------万方数据-----------石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：年月日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门

3、或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日-----------万方数据-----------万方数据-----------摘要等离子煤裂解制取乙炔具有流程简单、能耗低且基本上对环境零排放等优点，是一种有很强竞争力的乙炔生产方法。然而煤裂解后产生的乙炔中含有大量H2、烯烃（CH4、C2H4、C2H6等）、CO、CO2等，因此从混合气中分

4、离提纯乙炔气是下游工艺开展的前提和关键。膜吸收法作为气体分离方法已经在多个领域得到广泛研究，显示出了较好的优势。本文针对等离子裂解煤混合气中乙炔，采用膜吸收法进行了分离提纯研究，主要研究内容如下：（1）乙炔吸收剂的筛选及吸收剂的吸收、解吸性能研究；（2）根据吸收剂和膜材质的性质，筛选出壳聚糖为膜材料，进行亲水性壳聚糖中空纤维膜的制备；（3）选用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜进行乙炔混合气分离研究，考察了气相流速、液相流速及管件长度对乙炔的吸收率和传质速率的影响。研究结果如下：（1）考察了甲醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺（DMF

5、）和N-甲基吡咯烷酮（NMP）四种吸收剂对乙炔的吸收、解吸情况。结果表明：100min时甲醇、丙酮、DMF和NMP中C2H2的质量分数分别为1.27%、2.04%、5.35%和4.93%，四种吸收剂对乙炔的吸收能力：甲醇<丙酮

6、械性能影响。结果表明：发现膜壁上的指状孔的数量和贯穿性随着纺丝液中的壳聚糖的浓度增加而减少，随着致孔剂聚乙二醇2000（PEG2000）的含量的增加而增多，随着凝胶浴中NaOH浓度的提高而增多。在凝胶浴中NaOH浓度为20%，纺丝液中壳聚糖质量分数为4%，PEG质量分数为10%的条件下制备的中空纤维膜具有较好的孔结构及机械性能。此外研究结果表明采用无水乙醇-正己烷-甘油逐步液液置换干燥的方式可避免壳聚糖中空纤维膜脱水过程中的干瘪、塌陷。（3）以聚PVDF中空纤维膜，甲醇为吸收剂进行了乙炔膜吸收研究。结果表明：增大气相流速，乙炔的吸收率随之减小，但是传质

7、速率增加；增大液相流速，乙炔的吸收率降低后而趋于平稳，传质速率也随之降低，然后也趋于固定不变；维持气液相流速不变，增加膜组件管件的有效长度，乙炔的吸收率增大，而传质速率下降。当液相流速为1.660×10-5m/s，气相流速为0.5490m/s，膜组件有效长度为30cm时，乙炔的单程吸收率为23.37%。（4）以PTFE中空纤维膜，NMP为吸收剂进行了膜吸收实验。结果表明：乙炔的吸收率随着气相流速的增大而减小，而传质速率也随之增大；乙炔的吸收率随着液相流速的增大而增大，传质速率也随之增加；维持气液两相流速不变，乙炔的吸收率随着膜组件有效长度的增加而增大，

8、传质速率降低。当液相流速为4.9788×10-5m/s，气相流速为0.4244m/s，组件管件