生物气改造的Cs-Bentonite粘土:一个数值评估
Niels Mendel1, Jordanus J P Jordi Boon2, Igor Sîreţanu1
1Physics of Complex Fluids, Faculty of Science and Technology, MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente, P.O. Box 217, 7500 AE Enschede, The Netherlands.
这项研究通过真空压力摆动吸附来数值评估Cs交换的托尼特粘土,用于通过真空压力摆动吸附升级生物气. Cs-bentonite在低能耗下提供高甲回收和纯度,使其成为生物气体净化成本高效的替代品.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 生物气升级对于生产生物甲至关重要,真空压力摇摆吸附 (VPSA) 是一个关键的分离技术.
- 在吸附剂材料上,选择性CO2吸附超过CH4是VPSA用于生物气净化的核心原则.
- 之前,Cs交换的托尼特粘土已经被描述为 CO2/CH4 分离的潜在吸附剂.
研究的目的:
- 通过数值评估Cs交换的托尼特粘土的性能,用于使用VPSA升级生物气体.
- 为了比较工艺配置,环境温度和料沼气成分对分离效率的影响.
- 确定最佳的操作参数,以最大限度地提高生产率,最大限度地降低能源消耗,同时达到纯度和回收目标.
主要方法:
- 使用Cs交换的托尼特粘土作为吸附剂进行VPSA过程的数值模拟.
- 评估了七种不同的工艺周期配置,从单阶段到三列系统.
- 环境温度 (15-25°C) 和料生物气成分 (35-45%CO2) 对性能指标的影响分析.
主要成果:
- 一个两列VPSA单元实现了甲 (CH4) 纯度为0.906和回收率为0.967,具体能耗为0.072 kWh/Nm3 CH4.4.
- 在环境输入压力下将45%的二氧化碳升级为生物气的最佳性能被证明.
- 增加的柱数和压力均等步骤进一步改善了CH4的回收,而有利的CO2吸附异热物则有助于降低能源使用.
结论:
- 交换Cs的托尼特粘土是一种高效和成本效益的吸附剂,用于通过VPSA升级生物气体.
- 它的高CO2/CH4选择性和有利的吸附特性导致高甲回收和低特定能耗.
- 在工业生物气净化应用中,Cs-bentonite为传统吸附材料提供了引人注目的替代品.
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