橢球形生物質(zhì)吸附劑吸附性能研究.pdf

1、隨著世界化石能源的日趨枯竭新能源在不斷的被開發(fā)利用，上世紀六七十年代乙醇濃度為99.5％以上的無水乙醇進入了人們的視野；由生物質(zhì)發(fā)酵直接得到的乙醇溶液中含有大量的水，經(jīng)過傳統(tǒng)的蒸餾方法可脫除大部分水分得到濃度為95%左右的高濃度乙醇溶液；但是當乙醇溶液中乙醇濃度提高到92%以后，繼續(xù)提純的生產(chǎn)能耗將會大幅度增加，而且乙醇/水溶液體系在乙醇濃度達到95.57%（w/w）時存在共沸點，無法通過普通的蒸餾方法進一步提高乙醇的濃度；工業(yè)生產(chǎn)中常

2、用的無水乙醇制備方法有：共沸精餾法、萃取精餾法、膜分離法、分子篩吸附法和生物質(zhì)吸附法等，這些生產(chǎn)方法均在實際生產(chǎn)中表現(xiàn)出了各自的優(yōu)缺點；其中生物質(zhì)吸附法的實驗研究近年來取得了良好的進展，實驗結(jié)果表明使用生物質(zhì)吸附劑制備無水乙醇污染和能耗均得到了大幅度的降低，能源利用率提高，是最具潛力的無水乙醇生產(chǎn)方法。本實驗采用的吸附劑是由鄭州大學(xué)生化工程中心自主研發(fā)的新型橢球形生物質(zhì)吸附劑。
　　實驗首先對生物質(zhì)吸附劑固定床層的流體力學(xué)性能進行

3、了研究，該實驗分別在直徑為50mm、100mm、200mm，有效裝填高度為3m的吸附塔內(nèi)進行，采用的生物質(zhì)吸附劑的粒徑分別為3.25mm、4.26mm、5.09mm、6.43mm，實驗先測定了不同粒徑吸附劑的裝填密度和空隙率；在實驗操作過程中使空氣從上至下通過裝有吸附劑的吸附塔，吸附塔一側(cè)由下至上均勻布置六個壓強測量點對實驗數(shù)據(jù)進行采集；然后對采集到的實驗數(shù)據(jù)進行分析計算，得出床層單位高度壓降與空氣平均流速的關(guān)系并利用流體力學(xué)知識將復(fù)雜

4、的固定床簡化為平行管狀通道模型，最后對實驗數(shù)據(jù)進行回歸擬合得出了床層流動摩擦系數(shù)與空氣雷諾數(shù)之間的關(guān)系。然后實驗對該橢球形生物質(zhì)吸附劑用于乙醇脫水制備無水乙醇過程中的氣相吸附性能進行了研究，實驗選用直徑100mm，有效裝填高度為3m的吸附塔作為固定床吸附器；實驗中主要考察了各種粒徑的吸附劑在不同進料速率以及不同床層高度條件下吸附性能變化，分別測定了吸附過程中吸附劑固定床的溫度變化曲線、穿透曲線以及脫附再生過程固定床的壓降變化曲線；最后通

5、過對實驗數(shù)據(jù)的分析計算得出了吸附劑固定床的吸附等溫線并從理論上簡化計算了吸附過程的吸附總傳質(zhì)系數(shù)k。
　　實驗結(jié)果表明：濃度為95%的乙醇溶液氣相經(jīng)過各種粒徑的吸附劑固定床吸附均可得到濃度為99.5%以上的無水乙醇，其中粒徑為5.09mm的吸附劑吸附性能最好，在相同實驗條件下該粒徑吸附劑的固定床生產(chǎn)出的無水乙醇最多；吸附過程中吸附劑床層溫度隨吸附過程的進行呈現(xiàn)先升高后降低的變化，床層溫度最高可達到129℃，吸附過程是放熱過程；利用