论文中文题名: | 钠基碱醇胺法捕消硫化氢性能与喷洒技术研究 |
姓名: | |
学号: | 21220226086 |
保密级别: | 公开 |
论文语种: | chi |
学科代码: | 085700 |
学科名称: | 工学 - 资源与环境 |
学生类型: | 硕士 |
学位级别: | 工学硕士 |
学位年度: | 2021 |
培养单位: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 化工安全 |
第一导师姓名: | |
第一导师单位: | |
论文提交日期: | 2024-06-19 |
论文答辩日期: | 2024-06-01 |
论文外文题名: | Research on the performance and spraying technology of capturing and eliminating hydrogen sulfide by sodium-based alkali alcohol amine method |
论文中文关键词: | |
论文外文关键词: | Hydrogen sulfide leakage ; capture and disinfectant ; atomization spraying ; emergency response |
论文中文摘要: |
硫化氢泄漏事故多发生在化学合成、石油炼化、煤矿作业和硫磺回收等过程中,是化工生产过程中的重大灾害之一,硫化氢泄漏严重时会致人窒息或死亡。为更加安全地保护人体和环境免受危害,进一步提升对硫化氢泄漏事故的应急处置能力,本文开展了基于钠基碱醇胺法的硫化氢捕消剂配制与喷洒技术研究。主要结论如下: 依据硫化氢气体的物化性质和吸收特性,开展了不同体系溶剂脱除硫化氢实验。钠基碱盐与有机醇胺溶液在吸收硫化氢方面表现出稳定的脱硫性能,可作为硫化氢捕消基体材料。1.2wt%的过氧化氢溶液能显著促进碳酸根、碳酸氢根离子对硫化氢的吸收,同时可以氧化N-甲基二乙醇胺和异丙醇胺的羟基(-OH)和胺基(-NH),形成的中间产物进一步与硫化氢反应生成硫单质,从而提高捕消基体材料整体脱硫性能。 通过搭建的硫化氢捕消喷洒模拟实验台,开展不同风速影响下的硫化氢泄漏捕消模拟实验,测试不同粒径、不同角度对捕消剂吸收硫化氢的影响。结果表明,硫化氢气体的运移与扩散易受风流的影响,风流的作用降低了整体硫化氢捕消效率。同时,喷洒角度越大、粒径越小,雾滴与硫化氢分子的接触时间越长,捕消效率越高。喷洒粒径为0.6mm、角度为60~90°时为喷头的最佳喷洒参数,喷洒60s内捕消效率分别达到了88.0%和73.4%。 建立了硫化氢捕消喷洒处置系统,利用粒子群算法引入最小喷洒面积、喷洒量等约束条件,构建了喷头布局优化模型,模拟在50m×70m网格区域内喷头布局优化。采用模糊PID控制方法对处置系统的喷洒压力和流量进行反馈控制,定义模糊集和模糊规则库,利用MATLAB软件建立了喷洒控制Simulink 模型,模糊PID控制在应对不同硫化氢浓度变化时,能及时调节喷洒输出压力,优化喷洒控制策略,避免系统对捕消剂的喷洒不足。同时,系统输出响应时间约为1.2s,与传统PID控制相比响应速度提高了73.33%,超调量降低了24%,保持较高的响应速度,满足了喷洒系统对喷头压力的分级调控,对硫化氢泄漏捕消处置技术研究具有重要意义。 |
论文外文摘要: |
Hydrogen sulfide leakage accidents often occur in processes such as chemical synthesis, petroleum refining, coal mine operations, and sulfur recovery. They are one of the major disasters in the chemical production process. Severe leaks of concentration hydrogen sulfide can cause suffocation or death. In order to more safely protect the human body and the environment from harm and further improve the emergency response capabilities to hydrogen sulfide leakage accidents, this article carried out research on the preparation and spraying technology of hydrogen sulfide capture and disinfectant based on sodium alkali alcohol amine solution. The main conclusions are as follows: Based on the physical and chemical properties and absorption characteristics of hydrogen sulfide gas, experiments on hydrogen sulfide removal by solvents in different systems were carried out. Sodium alkali salt and organic alcohol amine solution show high desulfurization performance in absorbing hydrogen sulfide and can be used as hydrogen sulfide capture and elimination matrix materials. 1.2wt% hydrogen peroxide solution can significantly promote the absorption of hydrogen sulfide by carbonate and bicarbonate ions, and can also oxidize the hydroxyl (-OH) and amine groups (NH), the intermediate product formed further reacts with hydrogen sulfide to generate elemental sulfur, thereby improving the overall desulfurization performance of the capture and elimination matrix material. By building a hydrogen sulfide capture and elimination spraying simulation experimental platform, we carried out hydrogen sulfide leakage capture and elimination simulation experiments under the influence of different wind speeds to test the effects of different particle sizes and different angles on the absorption of hydrogen sulfide by the capture and elimination agent. The results show that the migration and diffusion of hydrogen sulfide gas are easily affected by wind flow, and the effect of wind flow reduces the overall hydrogen sulfide capture and elimination efficiency. At the same time, the larger the spray angle, the smaller the particle size, and the longer the contact time between mist droplets and hydrogen sulfide molecules, the higher the capture and elimination efficiency. When the spraying particle size is 0.6mm and the angle is 60~90°, the optimal spraying parameters of the nozzle are achieved. The capture and elimination efficiencies within 60 seconds of spraying reach 88.0% and 73.4% respectively. A hydrogen sulfide capture and elimination spraying and disposal system was established. The particle swarm algorithm was used to introduce constraints such as minimum spray area and spray volume, and a sprinkler head layout optimization model was constructed to simulate the optimal layout of sprinklers in a 50m×70m grid area. The Fuzzy PID control method is used to feedback control the spraying pressure and flow rate of the disposal system. Fuzzy sets and Fuzzy rule libraries are defined. MATLAB software is used to establish a spraying control Simulink model. Fuzzy PID control can adjust in time when responding to changes in different hydrogen sulfide concentrations. Spray output pressure, optimize spray control strategy, and avoid under-spraying or over-spraying of capture and disinfectant by the system. At the same time, the system output response time is about 1.2s. Compared with traditional PID control, the response speed is increased by 73.33%, and the overshoot is reduced by 24%. It maintains a high response speed and meets the hierarchical regulation of nozzle pressure by the spray system. Research on hydrogen sulfide leakage capture and disposal technology is of great significance. |
参考文献: |
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中图分类号: | X937 |
开放日期: | 2024-06-19 |