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氯碱厂副产氢气净化工艺研究与关键装置设计

作　者: 许虹
导　师: 周俊波
学　校: 北京化工大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 副产氢吸附净化除氯脱氧
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

副产氢净化工艺的研究解决了氯碱厂副产氢的回收净化难题,副产氢净化装置的研究和利用,能够获得高纯度的产品氢气,有效的提高了氯碱工业副产氢气的利用率,这不仅减少了副产氢直接排空造成的环境污染,而且给氯碱企业带来了巨大的经济效益。氢气是高效清洁的能源,随着清洁能源时代的到来,氢气在未来的能源系统中占有重要的地位,应用领域非常广泛。氯碱厂副产氢提供了丰富宝贵的富氢气源,但大部分都未得到充分利用,不少氯碱企业氢气放空量很大,有的仅用来做锅炉燃料。因此,氯碱厂副产氢气净化工艺及装置的研究意义重大。本课题根据氯碱厂副产氢的工艺参数,通过调查研究,制定一套比较完善的副产氢气净化工艺流程,并根据流程对关键的净化设备进行设计。本课题的主要研究内容如下:1.总工艺流程的制定。在总结前人研究成果以及自身经验的基础上,经过不断的改进和创新,制定一套氯碱厂副产氢净化工艺流程。2.除氯试剂的选择。对除氯系统的处理液做了改进,通过实验,对几种碱性处理液进行除氯性能比较,选择碱性还原液Na₂S处理尾气中的氯气。3.吸附剂的选择、用量及装填方式的确定。通过对吸附剂的性能比较以及吸附剂用量的计算,确定了吸附剂的种类、装填量和装填方式。4.关键设备的设计。根据原料气的工艺参数以及产品气的指标要求,对流程图中的关键设备,淋洗塔、吸附塔以及电加热器进行设计,并给出了相应的设计图纸。5.净化装置的现场调试。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-16
第一章绪论  16-27
  1.1 氢气的特性及技术指标  16-18
    1.1.1 氢的物理性质  16-17
    1.1.2 氢的化学性质  17-18
    1.1.3 氢气的技术指标  18
  1.2 氢能现状和利用  18-21
    1.2.1 国内氢能概况  18-19
    1.2.2 国外氢能概况  19-20
    1.2.3 氢能的利用  20-21
  1.3 氢气分离方法介绍  21-24
    1.3.1 低温分离法  21
    1.3.2 选择吸附法  21-22
    1.3.3 金属氢化物净化法  22-23
    1.3.4 膜分离法  23-24
  1.4 工业副产氢分离技术的发展  24-25
  1.5 本课题研究的内容和意义  25-27
第二章氯碱厂副产氢净化工艺设计  27-35
  2.1 工艺条件  27-28
    2.1.1 原料气技术参数  27
    2.1.2 产品气技术要求  27-28
    2.1.3 工作压力  28
    2.1.4 再生气体耗量  28
    2.1.5 冷却水水质  28
    2.1.6 压缩空气  28
  2.2 总工艺流程设计  28-33
    2.2.1 氢气分离方法的般选择标准  29-31
    2.2.2 副产氢净化工艺确定  31-32
    2.2.3 工艺流程及原理  32-33
  2.3 小结  33-35
第三章除氯试剂的选择  35-39
  3.1 除氯试剂性能实验  35-36
    3.1.1 实验设备及材料  35
    3.1.2 实验方法及原理  35-36
    3.1.3 处理工艺  36
  3.2 实验结果与讨论  36-38
    3.2.1 实验结果  36-37
    3.2.2 处理的最佳工艺条件  37-38
  3.3 小结  38-39
第四章吸附剂的选择  39-52
  4.1 吸附理论和原理  39-45
    4.1.1 吸附作用  39-40
    4.1.2 吸附量  40-41
    4.1.3 吸附热  41
    4.1.4 吸附热力学  41-43
    4.1.5 吸附动力学  43-44
    4.1.6 吸附剂再生方法  44-45
  4.2 吸附剂介绍及选择  45-52
    4.2.1 吸附剂选择原则  45-46
    4.2.2 吸附剂种类  46-50
    4.2.3 结论  50-52
第五章净化装置关键设备设计  52-72
  5.1 淋洗塔结构设计  52-57
    5.1.1 筒体的设计  52-54
    5.1.2 封头的设计  54-55
    5.1.3 支座的设计  55-56
    5.1.4 喷淋器组件设计  56-57
    5.1.5 其它零件设计  57
  5.2 吸附塔结构设计及工艺参数计算  57-63
    5.2.1 吸附剂装填量计算  58-59
    5.2.2 筒体的设计  59-61
    5.2.3 封头的设计  61
    5.2.4 开孔及补强的设计  61-63
    5.2.5 其它零件设计  63
  5.3 电加热器结构设计  63-72
    5.3.1 加热再生计算  63-67
    5.3.2 筒体的设计  67-68
    5.3.3 封头的设计  68-70
    5.3.4 其它零件设计  70-72
第六章总结与展望  72-74
参考文献  74-76
致谢  76-78
研究成果及发表的学术论文  78-80
作者和导师简介  80-81
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  81-82

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