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[硕士论文] 赵雅露
建筑与土木工程 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:沼气是多种微生物在厌氧条件下发酵有机物质产生的可燃气体,是一种具有较高热值的新型可再生能源。微生物厌氧发酵过程会产生一定量硫化氢气体,该气体不仅能够直接危害人体,还会腐蚀沼气输送管道及燃烧设备,同时燃烧产物二氧化硫也会造成二次污染。因此利用沼气生产民用燃气时,必须脱除沼气中硫化氢气体。
  为开发炭材料吸附脱除沼气中硫化氢新工艺,本课题开展了如下研究工作:通过模板法制备特定孔径尺寸的炭材料,并对其进行氧化改性,结合结构表征及脱硫产物分析,研究孔径尺寸与改性方式对硫化氢气体吸附性能的影响;通过正交试验和单因素实验,研究水蒸气浓度、硫化氢入口浓度、反应温度、体积空速等操作条件对脱硫效果的影响;基于多次再生活性炭脱硫实验结果,设计椰壳活性炭脱除沼气中低浓度硫化氢的工艺流程并进行简要的经济性分析,为工业应用提供参考。
  研究结果表明:微孔比表面积越大,炭材料脱硫性能越好;氧化改性可提高炭材料脱硫性能,氧化改性效果优先顺序为氧气改性>空气改性>臭氧改性;椰壳活性炭主要脱硫产物是单质硫,转化率高达91.70~96.63%,而H2SO4及官能团形式硫含量极少;椰壳活性炭脱硫的最佳工况为,水蒸气浓度8%,硫化氢入口浓度200mg/Nm3,氧气和硫化氢摩尔比为3,反应温度75℃,体积空速2400h-1;椰壳活性炭脱硫的穿透时间随入口浓度和体积空速的上升而减小,随反应温度的上升而增大;废弃椰壳活性炭再生后吸附效果变差,穿透时间逐步减小;穿透时间与再生次数的拟合曲线与实验结果较为吻合,可用于多次再生后穿透时间的预测;基于实验数据设计的椰壳活性炭脱除沼气中低浓度硫化氢工艺具有较低的脱硫成本,约0.143元/Nm3。
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