活性炭吸附法回收汽油蒸汽模拟与实验研究

摘炭吸附模型，研究吸附性能测吸附床各层温度变化，结果发现，活性炭温度增加，最大幅度可达50℃摘炭吸附模型，研究吸附性能测吸附床各层温度变化，结果发现，活性炭温度增加，最大幅度可达50℃本文建立了两种穿透时间模型，用于理论预测活性炭吸附——脱附转换时间。独立的用于预测穿透时间ofZhangJing(Oil&GasStorageandTransportationProf．Limethodtoactivatedcarbonasadsorbentorganicgaspaperisbasedonactivatedcarbonadsorbinggasolineimportantinfluenceoftoadsorptionandactivatedadsorptionmodeltostudyadsorptionisbasedonactivatedcarbonfillingquality,intakegasofZhangJing(Oil&GasStorageandTransportationProf．Limethodtoactivatedcarbonasadsorbentorganicgaspaperisbasedonactivatedcarbonadsorbinggasolineimportantinfluenceoftoadsorptionandactivatedadsorptionmodeltostudyadsorptionisbasedonactivatedcarbonfillingquality,intakegasvelocitystudyadsorptioncapability．Theresultsindicateconcentrationthereisnoinfluenceto breakthroughchangefillingtheincreasingofofgasolinehascurveshortened willratereduce．Atthe incmaseconcentrationofvapor,pressuredropofadsorptionrateincrease．Whenincreasethevapor,the ofratetimewillbeshortened increase．Intheprocessthetemperatureofeverylayerof50。most．Thisindicatesadsorptionisthattheoutsamechangeof same．EveryprocessofabidesthelawofinOnquickly,aftertoptemperature，reducinggoingchangingtimeofThispapersetstwomodelbedsaturationanddesorption．Theyareexperimentaldataresultofthistwomodelsfoundthatresulterrorsareinthearea，bothcanusedtime，especiallyexperimentaldatafittingmodelbettertobedbedsaturationmodelcanusedtotimeattheinstanceneveradsorptionActivatedtime，especiallyexperimentaldatafittingmodelbettertobedbedsaturationmodelcanusedtotimeattheinstanceneveradsorptionActivatedmodelisup．Simulationresulttalliesadsorbinggasolineresult．Thiscanbeusedtobasedactivatedevaluateseffect．Simulationphysicalindicatesthatmasstransfertransferareaofactivatedcarbonsmallholerateareadsorption．IncreasingforinfluenceofthisthreeinfluencefactorstransfercoefficienttheinfluenceoftakesrateofbedCanKeywords：Activatedcarbon，Gasolinevapor,Adsorptioncapability,BreakthroughMasstransfer关于成果，论文中有关资料和数据是实事求是的关于成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国大学(华东)或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说丞日期．矽7y年岁月刀学位论文使用授本人完全同意中国石油大学(华东)有权使用本学位论文(包括但不限于构)送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影缩印或其他复制手段保存学位论保密学位论文在解密后的使用授权同指导教师签名：三垂霎二日期：砷年厂汐一。第一章绪1．1油气蒸发损耗的产生及1．1．1第一章绪1．1油气蒸发损耗的产生及1．1．1过程中，排入大气中的气体中平均含烃类为1．3kg／m3，传质过程包括发生在气、液接触面的相际传质，即油品的蒸发，以及发生在容器气体从容器排入大气，就造成了油品的蒸发损耗【3J蒸发损耗包括以下(1重新达到饱和，饱和油蒸汽将在下一次收油操作中被呼出。油罐的小呼吸损耗是指罐油品在没有收付作业静止储存情况下，随着外界气温、压力在l天内重新达到饱和，饱和油蒸汽将在下一次收油操作中被呼出。油罐的小呼吸损耗是指罐油品在没有收付作业静止储存情况下，随着外界气温、压力在l天内的升降周期变这部分损失较大。19870．0423～0．0649kg／m3。这样的浓度是新的允许排放浓度标准的280—430倍。全国各地油储罐储存量粗略估算在12下式装车工艺替代了喷溅式装车工艺，但是由于没有采用密闭装车，装车过程中的油技术鉴定报告，汽油的装车年均损耗量为每车20kg左右，损耗率为装车时排出的气体中烃蒸汽的质量浓度为0．138～0．323kg／m3；装车时的烃蒸汽排放速为120～150kg／ht引。上述排放浓度和排放速率都大大超过了国家标准的排放限值总损失率应为0．72％，中国汽油每年挥发损失总量达到3．24x105t、损失人民币超过亿元21．1．2(1)能源浪品越轻，装卸次数越多，气温和气压变化越大，油气损耗也越大。70油气损耗基本未采取控制手段，油气损耗占原油量高达O．6步，特别是浮顶罐的推广应用，使油气损耗大幅降低。但是，根据资料对2000油气损耗情况的分析，油气损耗仍占原油的0．29％左右，总量高达40(2)污染环境【6空气中含汽油0．02％1．1．2(1)能源浪品越轻，装卸次数越多，气温和气压变化越大，油气损耗也越大。70油气损耗基本未采取控制手段，油气损耗占原油量高达O．6步，特别是浮顶罐的推广应用，使油气损耗大幅降低。但是，根据资料对2000油气损耗情况的分析，油气损耗仍占原油的0．29％左右，总量高达40(2)污染环境【6空气中含汽油0．02％严重危害人体健康光化学反应，生成以臭氧(占反应产物85％(3)存在危(4耗率从0．2％0．4％下降到0．044％，采用内浮项罐的损耗比固定顶罐减少了901．2国内外油气回收现耗率从0．2％0．4％下降到0．044％，采用内浮项罐的损耗比固定顶罐减少了901．2国内外油气回收现盘式浮项罐在美国俄克拉何马州的柯兴建成。从20世纪40面的研究开发步伐。如美国新标准(美国联邦法规：59FR64318，Dec．14，199410mg数Cin=O．50计，约相当于油气回收装置尾气中含烃体积分数Cout<0．01。美国大气环境O．16mg／m3，美国环保局将此值定为0．125mg／m3。美国环保局还对挥发性物质装车加油站、油码头等油蒸汽排放污染较为严重的场所实施油气回收⋯11从1970年7月的光化学烟雾中毒事件后，日本化学会于197146015451，5515686给出的吸附法油气回收装置，美国专禾3815327，3830074等给出了一些吸收法油气回收装置，6015451，5515686给出的吸附法油气回收装置，美国专禾3815327，3830074等给出了一些吸收法油气回收装置，美国专利 068710给出冷凝法油气回收装置，还有一些油气回收方法，如美国专利：13，6085771，6176275，6240982，6308692，6357493，6478849。丹麦库索深公司1983年申请了常压冷却吸收法的专利，并得到广泛应用。在膜法的应用上，德国附回收装置研制的领先位置1．2．2呼吸阀挡板降耗对比试验等一系列针对排气放气的探索和开发研究。20世纪70起，推广应用浮顶罐，并对浮顶罐结构、来料不断完善和发展。自20世纪80北京黄村油库等单位于90年代相继安装了常温轻柴油吸收油气回收装置；2004的油气；华东销售分公司分别在上海上中和灵广2研究，江苏石油化工学院、长岭炼油厂等都进行了～究情的油气回收装置及制备标准就显得尤为重1．3油气回收情的油气回收装置及制备标准就显得尤为重1．3油气回收方1．3．1吸收而使混合气体中的组分得以分离‘14】。吸收法油气吸收处理模式见图2．1。目前，石来回收的L．．⋯⋯．．⋯⋯⋯一图1．1油气吸收处理模式Figl。1Disposingmodeofadsorbinggasoline6设备在国内投用的有上海杨树浦油库军工路分库以日本引进的有机溶齐U(SOVUR吸收液的油气回收装置；第二类：富吸收液送炼油装置加工处理，如图1．2图1-2轻柴油作吸收剂的油气回设备在国内投用的有上海杨树浦油库军工路分库以日本引进的有机溶齐U(SOVUR吸收液的油气回收装置；第二类：富吸收液送炼油装置加工处理，如图1．2图1-2轻柴油作吸收剂的油气回GasolinevaporrecoveryequipmentusingetherealdieseloilFigl-国内曾从日本引进了相应的油气回收装置o“l2．常压冷却吸收7汽油作吸收液的汽油装车油气回收装置【17】。为了使处理汽油作吸收液的汽油装车油气回收装置【17】。为了使处理后的排放气体中烃的体积分数持在5％以下，吸收液的冷却温度一般要控制在．30。C左右，但这时不能用一般制冷机环由吸附一脱附一干燥—冷却等4个阶段组成，回收装置至少需要2个吸附器需要床后，99度从室温剧增到70～80。C，塔壁的温度则变化不大，为20"-'25吸附率严重下降。解吸时相反，温度由60～70℃下降到10,--．．20。C。可以看出温8图1-3活性炭作吸附剂的油气回Figl-3Gasolinevaporequipmentusingactivated图1-3活性炭作吸附剂的油气回Figl-3Gasolinevaporequipmentusingactivatedcarbon(二)解吸步的考察和改进9世，但其集气一回收工艺及基本技术路线都没有太大的改变，仅在具体结剂的应用、仪表自动检测及控制、吸附一吸收—冷却等方法的集成联合作世，但其集气一回收工艺及基本技术路线都没有太大的改变，仅在具体结剂的应用、仪表自动检测及控制、吸附一吸收—冷却等方法的集成联合作程见图1．4(b低温冷却器的气体状态稳定，减少装置的运行能耗)，然后油气进入一级冷却器冷约一40℃，再进入二级冷却器冷却到约一73℃，经过一、二级冷却可以使大部分挥发如果要求排放的贫油空气中的油气浓度更低，如lOmg／L，冷凝设备所需的电量。但其设备造价比深冷工艺高10～15％该装置排放的尾气中油气含量低于lmg／L一环境温机械制预玲机饭液氮甜1、．I，该装置排放的尾气中油气含量低于lmg／L一环境温机械制预玲机饭液氮甜1、．I，低温．高沮f、f|串联机械、、、贫油空油气油图1_4凝缩法油气回收工艺流程FlowmapofrecoveringgasolinevaporcondensationFigl。1．3．4膜分离种化学物质。膜技术因其节能、高效、无公害和多用途等特点吸引了众多的研究者【191过程1201第一由膜尾气侧排出的物流油气质量浓度已经可达109／m3眷够』阮×＼_汽I油1-压第一由膜尾气侧排出的物流油气质量浓度已经可达109／m3眷够』阮×＼_汽I油1-压缩机；2．吸收塔；3一膜分离器；4一变压吸附装图1．5膜分离法油气回收mapofrecoveringgasolinevaporusingmembraneFigl一5剂制冷，仅能达到35mg／L的油气排放水平，要达到环保要求的lOmg／L的排放水平，1．4本课题研究内下1．4本课题研究内下(2(3以LDFC++builder第二第二章吸附2．1吸附概2．1．1吸附质后，一部分被吸第二第二章吸附2．1吸附概2．1．1吸附质后，一部分被吸附的吸附质可以从吸附剂表面脱离，此现象称为脱州221的，因此被称为平衡分离过程【231(1)通常是放热过程，但放热不大，大约20KJ／mol[241。(2物理性质及固体吸附剂的性质，不像化学吸附那样具有较强的选择性。(3相当快的。(4)层可以变为多层。(5)83．7“18．68KJ／mol。化学吸附的特点是：(1)化学吸附的吸附热比物理吸附过程大学吸附。也可能两种吸附方式同时发2．1．2学吸附。也可能两种吸附方式同时发2．1．21．吸附剂的性一般来说，只有具备下列条件的吸附剂才有实际工业应用的价值1．需要有很大的表面生。吸附容量不因吸附一脱附运行而明显衰减，再生后吸附剂残余吸附第二性质表2．1Table2-Physicalpropertiesofmain的平第二性质表2．1Table2-Physicalpropertiesofmain的平均表面积为3x105m2／kg，也有高达3x106m2／kg附剂，比表面积在600．1400m2／g，所以具有优异的吸附能力。活性炭不溶于水和其它气体中吸附的水分量最高可达硅胶自重的503Km2／g石分子筛应用最广【271。主要用于脱除水蒸汽，分m2／g石分子筛应用最广【271。主要用于脱除水蒸汽，分离空气等，但沸石分子筛的吸附总容比其它吸附剂要低剂年销售额中所占份额是最高的，见表2．2全世界主要吸附剂20年销售额‘2引表2．2世界主要吸附剂20Table2-Saleroomofmainsorbentinworldpasttwenty2．1．31风量约0．012m3／s，而大型褶状床则可处理风量达0．35．0．5m3／s。此类床吸附容量低第二0．3．1m2．固定床传质规、f贷质臣，饱和第二0．3．1m2．固定床传质规、f贷质臣，饱和C—0L图2-1固定床传质Fi92-1Themasstransferlawoffixed固定床吸附过程中，沿床层形成三个区：饱和区、传质区和未用区。如图2．1浓度相同时的全过程。下面以图2．2被吸附组份的流体后，固定床开始对吸附组份进行吸附，床内浓度变化如图2．2尺寸越大、通过床层的流速越高、溶剂浓度越大、穿透时间越低【291出口浓度图2-2固定床的穿透曲Fi92—2Breakthroughcurveoffixed2．2吸附出口浓度图2-2固定床的穿透曲Fi92—2Breakthroughcurveoffixed2．2吸附床传质模气体或者液体溶液中的溶质由于浓度差推动力(Cf-Ci各种不同的推动力的浓度差的表达式。根据传质速率表达式的不同，可将描述吸附过的数学模型分为三种：平衡理论、线性推动力模型、扩散模型30l2．2．1平衡理第二 2．2．1LDF第二 2．2．1LDF浓度吸附过程总是受到吸附颗粒内扩散阻力的限制川【32】，而计算扩散阻力的模型当q粤：七(g“’一)(2-k：这个传质系数值在眈=Deto．1时，其中f相当吻合。Raghavan、Hassan、Ruthven通过比较LDF模型和扩散模型，发现LDF能很好的用于计算扩散控制的PSA过程【331。Sicar和Huffton指出LDF易于分析，常常用于气体吸附动力学，能成功的分析吸附床动态数据和吸附过程的设微孔1IiL4 式微孔1IiL4 式中，口为晶粒扩散系数；q(r't)为晶粒内吸附大孔(1-Ep，害蝇筹％Op(豢+丢·协Yang和Doong的，这与用Glueckauf的LDF近似等价。一般文献大多数采用Fick[34-361扩散模型。Sotirchos和Aselio单的四步骤变压循综上所述，三种模型特点的比较见表2．3【CompareofthreemasstransfervelocityTable2-模型平衡模型孔扩考虑传质阻力考虑传质阻力不考传质速率用LDF表传质扩散霍虹8t去RTo脚，，鲁=七(g+一劢鲁=71石0(r24誓活塞轴向扩散轴向扩散气相动模轴向活塞活塞床层恒温等温等温鬟盏平衡平衡或动态控平衡吸附等温线线性吸没有没有第二表2-3三种传质速率模第二表2-3三种传质速率模型比较(续Table2-3compareofthreetransfer平衡模型模型孔扩散模第三章固定床吸附过程的实验研3．1实验设备及材(一)GCl02AT气相色普主要柱箱第三章固定床吸附过程的实验研3．1实验设备及材(一)GCl02AT气相色普主要柱箱优于士进样器温度范围优于士进样器控温精度热导检测器灵敏S>1热导检测器基线漂+5℃---茎85(二)JW-K型比表面及孔径分析技术参数及规格高纯氦氮混合气(99．99％)，氦气体流量：S1重复精度：墅果第三章固定床吸附过程的实验研压力气罐容(四)FA2104N主要称盘直径第三章固定床吸附过程的实验研压力气罐容(四)FA2104N主要称盘直径山东省半导体研3．1．2实验材料物性测本实验采用北京光华晶科GH．16A杏核活性3．1．2．1材料物性本实验采用JW-K型比表面及孔径分析仪测量GH．16A布情况。测定前将样品在真空(真空度为150托)、200℃、氦气保护处理2以N2为吸附质进行BET布(a)langmuir吸附等温方程——单层吸附‘29，30 尸(3—吃·bV 气体吸附量Vm：单层饱和吸附Sg(3-式 尸(3—吃·bV 气体吸附量Vm：单层饱和吸附Sg(3-式中：Vm用ml表示，W(样品重量)用g表示，得到的是比面积Sg(m2／g(b)BET吸附等温线方程——多层吸附理论理论模型一一!：j二．I旦』一P-'一 C·圪 吸附质(气体)压力 以P／V(Po．P)对P／Po作图为一直线，且1／(截距+斜率)=Vm，代入(3--2)即求得比表面积。用BET点(一195。C)附近。低温可以避免化学吸附。相对压力控制在0．05～0．35之间，低于第三吸附层V=5JUr'第三吸附层V=5JUr'关的信息，具有重要的意2、孔径分布的孔径>50nm，Fe304(a)毛细凝聚模型在毛细管内，液体弯月面上的平衡蒸汽压P小于同温度下的饱和蒸汽压po，于po的压力下，毛细孔内就可以产生凝聚液而且吸附质压力p／po(3—赫尔用赫尔塞方程表示(3—因此与p／po相对应的孔的实际尺寸rprk+，(3--(b了凝聚液，当压力由l直到压力降低至0．42-50nm理论进行孔径分布的测定。GH．16A活性炭的物性测量结果了凝聚液，当压力由l直到压力降低至0．42-50nm理论进行孔径分布的测定。GH．16A活性炭的物性测量结果见表表3-1GH．16ATable3-1PhysicalparametersofactivatedcarbonGH-活性平均孔径比表面积堆密度次为大孔、中孔和微孔。大孔又称祖孔，是指孔径大于200～400nm附通道的作用。微孔的尺寸与被吸附物质的分子属同一量级，其有效孔径通常小于4mn影响其吸附机制本研究中采用的GH．16A活性炭，通过测量得到其平均孔径为1．5nm，远小于究第三章固定床吸附过程的实验研3．2活性炭吸附实验装—p叁第三章固定床吸附过程的实验研3．2活性炭吸附实验装—p叁瓣5{L一取样口l21-空气压缩机；2．汽油罐；3．流量计；4．压力表：5一动态吸附塔；6．温度计；7．静态吸附8．水浴箱；9图3-1Fi93-1Experimentalequipmentofactivatedcarbonadsorbinggasoline图3-2Fi93-2Experimentalflowofactivatedcarbonadsorbinggasoline静态实验系统力、空气压缩机与汽油罐之间的阀门及汽油罐出ISl附塔为①125mmx750mm(二)静态实验劣分的回收，同时完成活力、空气压缩机与汽油罐之间的阀门及汽油罐出ISl附塔为①125mmx750mm(二)静态实验劣分的回收，同时完成活性炭的再3．3固定床吸附实对动态吸附时穿透曲线和活性炭穿透吸附率的影2．气体流速的变化，吸附床内压降的变化情轴线处温度的变化第三章固定床吸附过程的实验研3．4．1仙¨¨¨啦们∞ofactivatedcarbonunder第三章固定床吸附过程的实验研3．4．1仙¨¨¨啦们∞ofactivatedcarbonunderdifferentfilHngFi93-3Breakthrough表3-2活性炭穿透吸附Table3-2Breakthroughadsorptionrateofactivated填充1穿透零吸附柱填充differentfillingFi93-Figofbreakthroughrate得的。从图和表中(1)在实验室条件下，填充量为l／5时，穿透时间约为15min，穿透吸附量为从2／5变化到1时，穿透时间分别约为30min、39min、48min和性炭吸附床时填充量应尽可(1)在实验室条件下，填充量为l／5时，穿透时间约为15min，穿透吸附量为从2／5变化到1时，穿透时间分别约为30min、39min、48min和性炭吸附床时填充量应尽可能大一些，要大于1／5(2)活性炭填充量从1／5变化到1工业运用的影响方面考虑活性炭填充3．4．2．量o)弓o∞图3．5不同流速下吸附塔Fig3-5BreakthroughCUl'V髓ofactivatedcarbonunderdifferentvelocityof表3-3第三章固定床吸附过程的实验研adsorptionrateofcarbonindifferentTable3-3穿透吸附第三章固定床吸附过程的实验研adsorptionrateofcarbonindifferentTable3-3穿透吸附紧、料莲督魁酞图3-6不同速度下的穿透吸附Fi93-6Figofbreakthroughadsorptionrateindifferent(1)在O．Olm／s时，穿透时间约为57min，而在O．05m／s时，21min(2)从图3．5可(3)从表3—3中可看出，速度改变，穿透吸附率变化很大，在O．05m／s时，吸附导致吸附床层温度大幅上升，影响生产效3．4．3表3-4不同流速下吸附床压降表Table3-4Pressuredroptableofadsorptionbeddifferent入口流速压降侣估¨竹—E3，∞d)，遴战伦”竹表3-4不同流速下吸附床压降表Table3-4Pressuredroptableofadsorptionbeddifferent入口流速压降侣估¨竹—E3，∞d)，遴战伦”竹图3-7不同流速下吸附床压降图indifferentFig3-7Pressuredropofadsorption(1)从图3．7和表3—4可看出，单位高度塔压降，最小的为O．02m／s时的当速度为O．06m／s时已经达到了14．79pa／cm，可见，对于本实验装置，吸附塔单位压(2是，因为在现场条件下不能够用附加的气体增压装置，而只能依靠装车时油品液面上第三章固定床吸附过程的实验3．4．45％，12％，17％，20％时，测得活性炭吸附床出口浓度变化曲线如图3．8所示，并吸第三章固定床吸附过程的实验3．4．45％，12％，17％，20％时，测得活性炭吸附床出口浓度变化曲线如图3．8所示，并吸附床吸附率变化值如表3—5图3．8出口浓度随入口浓Fi93·8Breakthroughofactivatedcarbonunderdifferentintake表3．5不同入口浓度下活rateofactivatedcarbonindifferentintakeTable3-Breakthrough浓穿透摹＼料蓝入口浓图3-9differentintakeFi93—9Figofbreakthroughadsorptionrate(2)从四种浓度情况下穿透曲线的形状看，5图3-9differentintakeFi93—9Figofbreakthroughadsorptionrate(2)从四种浓度情况下穿透曲线的形状看，5(3)由表3．5吸附床层温度剧烈增加。吸附热对油气回收装置有两个不利的影响：(1)直接影响活性炭的吸附性能；(2)本文在室温为t=15℃左右，油气混合气浓度17％，进气速度v=O．02m／s第三章固定床吸附过程的实验加图3．10吸附床中心轴线上各位置处温度变化Fig第三章固定床吸附过程的实验加图3．10吸附床中心轴线上各位置处温度变化Fig3-10Temperaturedifferentalongaxesofadsorption(1)从图3．10可看出，各点温度升高最大幅度在50℃左右，可见，对于活性附汽油这种烃类有机物，吸附放热很大。如果在夏季，吸附塔内外温差小的情况下度的升高主要是由空气的传热引起的。也就可以证实传质带是有一定长度的。而对层温度先快速上升，再逐渐降低，最后趋于室温的温度变化情况，分析其原因主要油气为较复杂的混合气，在吸附阶段不仅存在烃分子的填充吸附，而且在某一阶段分子的填充吸附(净吸附)占主导，由于净吸附量仍增加，故温度在上升。当吸附渐趋于饱和时，填充吸附量变化很小，故随着混合气体继续通过，虽然仍然存在置附，但是因为由置换吸附产生的吸附热不足以弥补油气混合气体流过而带走的热量附来看待。由于我国汽油高含烯烃等不饱和烃及硫等杂质，在高吸附热条件下，易氧化(催化)、炭化、焦化、聚合，出现部分化学吸附，填住活性炭有效微孔，炭3．4小系的情况下，穿透时间分别为3．74min和24．56min，(3)(4吸附床高度及联合作用的吸附塔的个数合理选择，适中为好，本实验条件下，应取为左右(5)3．4小系的情况下，穿透时间分别为3．74min和24．56min，(3)(4吸附床高度及联合作用的吸附塔的个数合理选择，适中为好，本实验条件下，应取为左右(5)附塔压降影响不大，整个回收工业装置的气流总阻力主要是由管件的局部摩阻造成但总压降不会很大，压降影响可忽(6很大，实验条件下达到了50。C第三章固定床吸附第三章固定床吸附过程的实验研的设计问题，降低吸附热的不利影第四章穿透附回收装置连续操作的整个循环由吸附～脱附一干燥—第四章穿透附回收装置连续操作的整个循环由吸附～脱附一干燥—拎却等4个阶段组成，一般回度的5到了脱除要求时，认为脱附完成，进入活性炭床的干燥冷却阶段。一系列操作完成4．1实验结果拟合4．1．1C=A+K×tg。1(，一(4-C：透出浓度与初始浓度的t：透出时第四章穿透时间模f：当C=0．5时的透出时间，f=(乙+，。)／2。其中，t6为初始透出时间，t。为第四章穿透时间模f：当C=0．5时的透出时间，f=(乙+，。)／2。其中，t6为初始透出时间，t。为饱和，。-t6=T为透4．1．22．K箜衍1+(，一当f：r：(乙+te)／2时，有最大透出速度,---．乘法进行曲线拟合，拟合步骤(2)掣：o的K以进样浓度C。=5％的情况为例计Q(K户∑【弘-C。(4—度比表4-1Table4-1anddi进样浓度透出时间透出浓度比0以度比表4-1Table4-1anddi进样浓度透出时间透出浓度比0以进样浓度C。=5％为例计算说明，计算过程Yl=0，f1=57时Y2=0．05，f2=60时Y3=0．9，f3=78时y4=0．95，f4=90时Q(K)：白y，一Cf】‘=【o一(o．5-1．5103K)12+[o．05．(o．5-1．5064K)12+【o．9-(o．5+1．3521K)12+【(O．5+1．51=O．815-求得第四章穿透时间模表牝不同进样浓度下KTable4-2ValueofKindifferentintake进样浓度fK第四章穿透时间模表牝不同进样浓度下KTable4-2ValueofKindifferentintake进样浓度fK式k图4-K-Co拟合曲FitofKandFi94-K=0．28428+0．54725Co一 1(4—同样方法所得f—C。拟合曲线图如图4-2所示Co夸oof-C0拟合曲图Fi94-1FitoffandCo夸oof-C0拟合曲图Fi94-1Fitoffand{兰基姗-2．甾3件6睁67C02眈+4勉．404獬indifferentTable4—3Breakthrough实验值拟合实验拟合ttOO003OOO6O0O9OO第四章穿透时间模表413不同时刻对应透出浓度(续Table4-in实验拟合实验拟合tt00000O第四章穿透时间模表413不同时刻对应透出浓度(续Table4-in实验拟合实验拟合tt00000O00O0拟合方法得到的当出口浓度在0．05104Co时，所用时间也为36min，误差很小，可忽4．2床层饱和度模当出口浓度达到穿透浓度时，吸附床内已经吸附的吸附容量称为动态吸附容量们定义为床层饱和4．2．1动活性(即穿透吸附率)：XD=刁×X聊爿=旦!垒坐上立芋巡穿透时总吸附量=x。×m一=f。纠户嚣2两刁sx区f／／，l图3-6穿透时床层吸附量剖面图Fig3-6Cutawayviewofbed’sadsorptionquality纠户嚣2两刁sx区f／／，l图3-6穿透时床层吸附量剖面图Fig3-6Cutawayviewofbed’sadsorptionquality4．2．2对于入口油气混合气作如下假Z=0．1表4-4床层饱和度模型各参数取值Table4-4Valueofdifferentparametersofbedsaturation名取单符眺X。静活床层～k心表观吸附Hm第四章穿透时间模表4-4Table4-4Valueofdifferentparametersofbed名单符取吸附第四章穿透时间模表4-4Table4-4Valueofdifferentparametersofbed名单符取吸附mD空塔进气Z4．2．34．3小1．进行拟合，不具有普适性2．定提活性炭固定床吸附过程的动态第五态吸附操作的影5．1数活性炭固定床吸附过程的动态第五态吸附操作的影5．1数学5．1．14．气体流速、压力沿轴向无变5．1．21．在上述假设条件下，由文献【12—，丝+塑+ac+pP生一 文献123第五章活性炭周定床吸附过程的动态模拟式中第五章活性炭周定床吸附过程的动态模拟式中：C——气相中丁烷质量浓度”乞q——活性炭上丁烷吸f——时间占——床层孔C+——平衡时气相中丁烷质量七——传质系数3．边界条箜比z：三f=0：0≤z≤L：q=qo，其中qo为初始吸附量5．2模型的求采用有限差分法，利用cHbuilder编程求解该模型Cid"-=最(％锄誓‰+半佛(5-一1+甜石+了绑5．35．3．1图5-5．35．3．1图5-图孓1模拟与实验吸附穿透曲线比较ComparingfigofbreakthroughcurveandexperimentalbreakthroughFigS-体速度分别为0．02m／s，0．03m／s，O．04m／s时模拟结果见图5-2呈。图5-2第五章活性炭固定床吸附过程的动态模拟Fi95。2Breakthrough第五章活性炭固定床吸附过程的动态模拟Fi95。2Breakthroughindifferent从图5．1可看出，模拟曲线与实验曲线，在穿透时间上的结果大致偏差为0．02h1．2min吻合试验曲线的，符合透出浓度先为零，然后快速上升，最后趋于平衡的规律。从图中可看出气体速度越大，越容易穿透，v=0．02m／s与v=O．03比较可明显看出速度过程时是可行的。但是还是存在问题，即，模拟曲线的斜率比穿透曲线的斜率明显偏5．3．2体速度为O．02m／s时，分别取传质系数k=O．058m3／(kg·s)、k=0．029m3／(kg·s)、图5-3Fi95-3Changeofgasconcentrationindifferentmasstransfercoefficientinthepmcessof模拟得到同条件下，吸附柱出口浓度变化曲线如图5-4所示石o吸附图孓4Influenceofmasstransfercoefficientto石o吸附图孓4InfluenceofmasstransfercoefficienttobreakthroughFi95-从图5．3，图5．4得到当吸附时间为0．4h时，吸附柱内不同位置处气相浓度曲线如图5．5出时间比较接近。但是对于p=190kg／m3的情况，与p=390kg／m3、p=290kg／m3况，选取活性炭的表观密度应取在290kg／m3以上，利于吸附效第五章活性炭固定床吸附过程的动态模拟Co、图5-5颗粒密度对气相浓度的影Fi95-5Influenceofgranuledensitytogas5．3．4表孓lTable5-1TableofonttakeconcentrationindifierentsmalIhole出口浓度第五章活性炭固定床吸附过程的动态模拟Co、图5-5颗粒密度对气相浓度的影Fi95-5Influenceofgranuledensitytogas5．3．4表孓lTable5-1TableofonttakeconcentrationindifierentsmalIhole出口浓度吸附出口浓吸附吸附出口浓度000000OO0OO000OOOO表5-1不同孔隙率下出口浓度变化表(续differentsmallholeTable5-1TableofconcentrationS--吸附时出口浓度吸附时出口浓度吸附出口浓度表5-1不同孔隙率下出口浓度变化表(续differentsmallholeTable5-1TableofconcentrationS--吸附时出口浓度吸附时出口浓度吸附出口浓度Co≥3ooFi95-6Breakthroughindifferentsmallhole况下，穿透时间相差很小，在所选的三种孔隙率占=0．16、s=O．26、s=0．52时间相差仅为O．0l小时。可见，炭层孔隙率对活性炭吸附汽油蒸汽穿透时间的影响很小(2)从图5-6大并不明显，尤其是对于s=O．26和6=0．52的情况。相较之下，占=0．16孔隙率对穿透曲线的形状影响不是很第五章活性炭固定床吸附过程的动态模第五章活性炭固定床吸附过程的动态模拟件下，对于s=0．26、s=0．52两种选5．4(1条件下，对于￡=0．26以上的(4)本模型的建立对于吸附操作中优质性能活性炭的选取，具有很好的指导意填充量的增加，穿透时间推迟，同时对于穿透吸附率也没填充量的增加，穿透时间推迟，同时对于穿透吸附率也没有太大影(2)大(3在实验操作条件下，温升最大达到了50同时，各层最大温升大致相同要选的太小，在所选操作条件下，s=0．26参考文[1】何广湘，杨春育，佟泽民等油品蒸发损．耗及油气回收技术【J】[2】张伟，张国瑞推动油气回收事业促进能源与环境的和谐统一【J】(5)：32—参考文[1】何广湘，杨春育，佟泽民等油品蒸发损．耗及油气回收技术【J】[2】张伟，张国瑞推动油气回收事业促进能源与环境的和谐统一【J】(5)：32—【4】陈志．降低油品蒸发损耗的措施【J】．油气储运，1999，18(4)：12-【5】彭国庆．浅谈石油储运工作中的环保问题及对策【J】．石油化工环境51—Bulletin2513．Evaporationlossinindustry—causesand[6】Bulletin251 and[7】petroleumindustry—ofECEmissionControl[8】118—SummaryofPSakaidaRI【9】Documentsforcontrolofvolatileorganicfromexistingstationarysources【R】EPA．PublicationEPA-450／3-78-178(2)：19-石油商技，1984，(5)：38-【10】李旭东．考察美国加油站的启示【J】石油商技【11】郑德维．美国商业油库参观见闻【J】【12】黄维秋．油气蒸发排放及其控制技术的研究：【博士学位论文】，南京理工大学，京【13】孙明山，王万波．油气回收技术方案的进展【J】．化学工程师．2004，107(8)：27—【14】于勇，谢放华．石油产品装卸过程中的油气回收技术[J】．化工环保蒸发油气吸附回收技术的研究【J】．石油化【15】黄维秋，高锡祺，赵书华等校学报，1999，12(2)：63—参考文【16】黄维秋，高玉明．油品蒸汽排放污染的防治【J】．石油化工环境保护【17J1998(1)[18参考文【16】黄维秋，高玉明．油品蒸汽排放污染的防治【J】．石油化工环境保护【17J1998(1)[18】赵世健．油气回收的必要性和技术方案的探讨[J】．石油商技26．29．f19】刘红云，王仁远．膜技术在石油化学工业中的应用[J】．炼【20】荆国林，隋军．天然气工业中的膜分离技术【J】．石油与天然气化工【2l】王连军，李恕广．膜技术在油气回收过程中的应用【J】．现代化工【22】要栋梁．硅胶和活性炭对氨气的吸附研究．【硕士学位论文】．北京．首都经济贸易学ausGasphase．Berlin：Weinheim学[27】允庄，刘震．Nax沸石吸附剂的性能与应用【J】．上海交通大学729—【28】叶振华．化工吸附分离过程．北京：中国石化出版社，1990：2-[29吸附及变压吸附分离回收丙酮蒸汽的数学模拟．【硕士学位论文】．湖南．湖【31】RuthevenDM．Principlesofadsorptionandadsorptionprocesses[J]．Wiley，NewT著．吸附法气体分离．王树森等译．化学工业出版社，北京【32】R【33】RaghavanNS，HassanMM．RuthvenDM．Numericalsimulmionofalinearequilibriumandfinitesystem-1．IsothermaltracecomponentInstituteOfEngineersJournal，1985，3385-studyofoxygen【34】ShinHS，KnaebelKS．Pressureswingadsorption：Amixtureson5A385-studyofoxygen【34】ShinHS，KnaebelKS．Pressureswingadsorption：Amixtureson5AnitrogenJournal，1987，33