陶瓷膜及吸附剂在高温气体分离和CO 2 捕集中的应用
发布时间：2025-06-28 04:29
本论文针对与三条二氧化碳捕集技术路线（即燃烧后脱碳、燃烧前脱碳和富氧燃烧技术）相关的两类气体,即CO2和O2,的分离和富集展开研究。选用致密离子导体膜和陶瓷吸附剂作为分离载体。 第二章建立了一个分析CO2/O2渗透通过包含混合电子-离子传导氧化物陶瓷（MCOC）相和熔融碳酸盐（MC）相的双相膜模型。并推导出了描述一些特殊情况下纯CO2的渗透模型。结果显示,当CO2和O2一起渗透时,CO2的渗透通量比相应的纯CO2渗透时的大一个数量级。CO2和O2的渗透通量都随着反应侧O2分压和MCOC相的电子电导率(σh·)的增大而增大。当MCOC相的电子电导率很小时,例如σh·≤0.1 S/cm,CO2的渗透通量随着MCOC相的离子电导率增大而增大;而当MCOC相的电子...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 CO2 的排放及主要控制方法
1.1.1 温室效应与CO2 的排放
1.1.2 CO2 排放的主要控制方法及存在问题
1.2 CO2 的分离
1.2.1 吸收分离法
1.2.2 吸附分离法
1.2.3 低温分离法
1.2.4 膜分离法
1.3 致密陶瓷透氧膜在空分制氧中的应用
1.3.1 快离子导体透氧膜
1.3.2 双相混合导体透氧膜
1.3.3 单相混合导体透氧膜
1.3.4 致密陶瓷透氧膜反应器
1.4 陶瓷氧吸附剂制氧
1.4.1 陶瓷氧吸附剂用于纯氧制备
1.4.2 陶瓷氧吸附剂用于O2-CO2 混合气体制备
1.5 文献总结与展望
1.6 论文主要研究内容
第二章 用于高温二氧化碳分离的陶瓷-碳酸盐双相膜的模型与分析
2.1 引言
2.2 模型推导
2.2.1 双相膜体系描述
2.2.2 理论推导
2.2.3 用于描述纯CO2 分离的渗透方程
2.2.4 模型求解
2.2.5 模型参数取值
2.3 结果与讨论
2.3.1 MCOC 相离子和电子电导率的影响
2.3.2 O2 渗透对CO2 渗透的影响
2.3.3 体积分数和曲率的影响
2.3.4 同实验结果的比较
2.4 本章小结
第三章 用于高温分离CO2的离子导体陶瓷-碳酸盐双相膜的实验研究
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 BYS 多孔载体的制备
3.2.2 BYS/熔融碳酸盐双相膜的合成
3.2.3 膜的表征和高温CO2 渗透测试
3.3 结果和讨论
3.3.1 膜的合成
3.3.2 高温CO2 渗透测试
3.4 本章小结
第四章 致密陶瓷透氧膜反应器中甲烷部分氧化反应制合成气
4.1 引言
4.2 模型和模拟
4.2.1 反应机理
4.2.2 甲烷的氧化
4.2.3 重整和水煤气转换反应
4.2.4 H2 和CO 的氧化反应
4.2.5 氧渗透方程
4.2.6 膜反应器模型
4.3 模型验证
4.3.1 校正因子α的计算
4.3.2 模型的比较
4.3.3 模型的验证
4.4 模型预测
4.4.1 膜反应器中反应的安全性问题
4.4.2 临界进料温度的定义
4.4.3 临界进料温度的各种影响因素
4.5 结论
第五章 致密陶瓷透氧膜反应器中化学反应速率对氧传输速率的影响
5.1 引言
5.2 模型推导
5.2.1 氧渗透速率方程
5.2.2 反应器模型
5.2.3 化学反应及其动力学
5.2.4 模型求解
5.3 结果与讨论
5.3.1 反应速率及反应物流速的影响
5.3.2 氧渗透机理的变化
5.3.3 模型预测
5.4 本章小结
第六章 SrCo0.8Fe0.2O3-δ吸附剂制备高温富氧二氧化碳气体
6.1 引言
6.2 实验过程
6.2.1 吸附剂的合成
6.2.2 氧的化学计量数的测量
6.2.3 吸附剂表征和TGA 分析
6.3 结果与讨论
6.3.1 SCF 的物理性能和氧的吸附/脱附机理
6.3.2 吸附/脱附动力学的研究
6.3.3 吸附剂的循环性能
6.3.4 和文献报道的吸附剂的对比
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
本文编号：4054428
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【学位级别】：博士
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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 CO2 的排放及主要控制方法
1.1.1 温室效应与CO2 的排放
1.1.2 CO2 排放的主要控制方法及存在问题
1.2 CO2 的分离
1.2.1 吸收分离法
1.2.2 吸附分离法
1.2.3 低温分离法
1.2.4 膜分离法
1.3 致密陶瓷透氧膜在空分制氧中的应用
1.3.1 快离子导体透氧膜
1.3.2 双相混合导体透氧膜
1.3.3 单相混合导体透氧膜
1.3.4 致密陶瓷透氧膜反应器
1.4 陶瓷氧吸附剂制氧
1.4.1 陶瓷氧吸附剂用于纯氧制备
1.4.2 陶瓷氧吸附剂用于O2-CO2 混合气体制备
1.5 文献总结与展望
1.6 论文主要研究内容
第二章 用于高温二氧化碳分离的陶瓷-碳酸盐双相膜的模型与分析
2.1 引言
2.2 模型推导
2.2.1 双相膜体系描述
2.2.2 理论推导
2.2.3 用于描述纯CO2 分离的渗透方程
2.2.4 模型求解
2.2.5 模型参数取值
2.3 结果与讨论
2.3.1 MCOC 相离子和电子电导率的影响
2.3.2 O2 渗透对CO2 渗透的影响
2.3.3 体积分数和曲率的影响
2.3.4 同实验结果的比较
2.4 本章小结
第三章 用于高温分离CO2的离子导体陶瓷-碳酸盐双相膜的实验研究
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 BYS 多孔载体的制备
3.2.2 BYS/熔融碳酸盐双相膜的合成
3.2.3 膜的表征和高温CO2 渗透测试
3.3 结果和讨论
3.3.1 膜的合成
3.3.2 高温CO2 渗透测试
3.4 本章小结
第四章 致密陶瓷透氧膜反应器中甲烷部分氧化反应制合成气
4.1 引言
4.2 模型和模拟
4.2.1 反应机理
4.2.2 甲烷的氧化
4.2.3 重整和水煤气转换反应
4.2.4 H2 和CO 的氧化反应
4.2.5 氧渗透方程
4.2.6 膜反应器模型
4.3 模型验证
4.3.1 校正因子α的计算
4.3.2 模型的比较
4.3.3 模型的验证
4.4 模型预测
4.4.1 膜反应器中反应的安全性问题
4.4.2 临界进料温度的定义
4.4.3 临界进料温度的各种影响因素
4.5 结论
第五章 致密陶瓷透氧膜反应器中化学反应速率对氧传输速率的影响
5.1 引言
5.2 模型推导
5.2.1 氧渗透速率方程
5.2.2 反应器模型
5.2.3 化学反应及其动力学
5.2.4 模型求解
5.3 结果与讨论
5.3.1 反应速率及反应物流速的影响
5.3.2 氧渗透机理的变化
5.3.3 模型预测
5.4 本章小结
第六章 SrCo0.8Fe0.2O3-δ吸附剂制备高温富氧二氧化碳气体
6.1 引言
6.2 实验过程
6.2.1 吸附剂的合成
6.2.2 氧的化学计量数的测量
6.2.3 吸附剂表征和TGA 分析
6.3 结果与讨论
6.3.1 SCF 的物理性能和氧的吸附/脱附机理
6.3.2 吸附/脱附动力学的研究
6.3.3 吸附剂的循环性能
6.3.4 和文献报道的吸附剂的对比
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
本文编号：4054428
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