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近年来,活性炭作为吸附剂的有机气体吸附回收方法成为现行的研究重点,本文从活性炭吸附回收汽油蒸汽出发,采用自制活性炭吸附回收装置,研究活性炭吸附回收过程中工艺参数对活性炭吸附效果的影响,并从理论方面出发,建立穿透时间模型和活性炭吸附模型,研究吸附性能。
实验主要研究了活性炭床填充量、入口气体流速和混合气体浓度三方面的因素对吸附效果的影响。实验结果表明,随着填充量的增加,穿透时间推迟,但是床层填充量对于穿透曲线的斜率和形状没有影响,对不同填充量,穿透吸附率几乎不变。随着混合气体流速的增大,穿透曲线斜率逐渐增大,且穿透时间缩短,穿透吸附率也大大降低,同时,随着流速的增大,吸附塔压降增大,且增大的比率越来越大。当增大混合气体浓度时,穿透曲线的斜率增大,穿透时间缩短,且穿透吸附率逐渐增大。在吸附过程中,检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℃,表明活性炭吸附属于放热过程,同时发现,各层温度变化情况及温度最大增幅基本一致,均为迅速上升,达到最高值后,又缓慢降低,最后趋于室温。
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。分别为实验数据拟合模型和床层饱和度模型。分析两种模型计算结果,模拟结果都在误差允许的范围内,可用于理论计算穿透时间,尤其是实验结果拟合方法在吻合度上比床层饱和度模型方法更好,然而对于床层饱和度模型,可以在未进行任何吸附操作的情况下,独立的用于预测穿透时间。
建立了活性炭吸附汽油蒸汽模型。模拟结果与实验结果比较吻合,可用于吸附规律的研究,同时从活性炭的材料物性方面,对活性炭吸附效果进行了评价,模拟发现,传质系数越大,传质区越短,越利于吸附,增大活性炭表观密度,提高床层孔隙率也利于吸附。但是对于三种影响因素,传质系数对于吸附操作的影响力最大,表观密度次之,而床层孔隙率的影响可忽略不计。