论文部分内容阅读
汽油等轻质油品在生产、储运、销售及使用过程中蒸发产生的大量挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)和空气污染物(Hazardous Air Pollutants，HAPs)，不仅造成油品量的损耗，油品质量的下降，而且大量的烃类化合物排放到大气中对环境、人类健康及安全生产造成严重的危害，因而需要开发相应的排放控制技术对挥发的油气进行处理回收。膜法油气回收作为一种新型的膜分离技术，具有流程简单，油气回收率高，操作弹性大，自动化程度高，无二次污染，环保节能，安全可靠等优点，而备受关注。目前油气回收常采用的聚合物膜材料有有机硅聚合物、含氟聚合物、丁腈橡胶、聚醚嵌段酰胺、聚氨酯等。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种代表性的优先透有机物聚合物膜材料，以其优异的亲油性、良好的化学稳定性和热稳定性而被广泛应用。本文采用涂布法制备了聚二甲基硅氧烷/聚偏二氟乙烯(PDMS/PVDF)复合膜，考察了PDMS对有机溶剂以及有机蒸汽的溶解吸附性能，复合膜对VOCs/N2的分离性能，以及对油气回收中试装置进行初步设计。主要内容如下: 1.对PDMS的吸附溶解性能的研究制备了以多孔有机膜为支撑层的PDMS/PVDF复合膜，通过SEM、FTIR-ATR表征了复合膜的微结构和化学性质，研究了正己烷、环己烷、正庚烷等VOCs溶剂在PDMS中的吸附及PDMS对VOCs溶剂的脱附性能，测试了VOCs气体、N2在膜内的吸附平衡等温线，并分别用Langmuir方程和Freundlich方程对吸附实验数据进行拟合分析。结果表明，PDMS对VOC具有较高的选择吸附性，且常温常压下即可实现对VOC的快速脱附，几乎没有残余量。随着温度的增加，正己烷的平衡吸附量逐渐减小，且在实验温度范围内，Freundlich方程对吸附实验数据具有很好的吻合性，拟合效果好。 2.PDMS/PVDF复合膜分离VOC/N2的性能研究以正己烷/N2、环己烷/N2、正庚烷/N2体系为研究对象，考察了自制的PDMS/PVDF复合膜的分离性能，主要研究原料气浓度、原料气流速、操作温度、渗透侧压力等操作条件对复合膜的渗透率和选择性的影响;考察了复合膜分离VOC/N2体系的长期稳定性，以及膜对多元VOCs/N2的分离性能。结果表明，随着原料气浓度、流速的增加，膜的渗透率和选择性均逐渐增加;渗透侧压力增大，膜两侧的推动力减小，VOC的渗透率和膜的选择性随之减小;随着操作温度的增加，膜的渗透率和选择性均逐渐减小，渗透率与温度的关系满足Arrehenius方程;连续运行三个月，复合膜的分离性能保持稳定;尽管多组分VOC增加了膜的溶胀，但复合膜对多元VOCs/N2混合体系有较好的分离效果。 3.膜法冷凝组合工艺回收油气的研究对PDMS/PVDF复合膜油气回收的膜分离、冷凝组合中试装置进行初步设计，得到了冷凝与膜分离组合式油气回收装置的工艺流程图。并对模拟油气和真实的油气体系进行回收处理，对比分析了原汽油、回收汽油和使用后的汽油的性能。结果表明，与原汽油相比较，回收汽油具有较低的密度，组分较轻，油品的初馏点低、馏程窄。油品挥发后导致汽油的密度增加，初馏点升高，馏程变窄，汽油的质量明显下降。