本书提出了一种基于静态床的真实高压吸附动力学测试方法，探讨了钾修饰镁铝水滑石在300～450°C，0.1～2.0MPa下的吸附动力学；使用原位表征手段揭示了钾修饰镁铝水滑石的中温CO2吸附机理。搭建了综合考虑CO2吸附和WGS催化动力学、吸附塔的传质、动量传递和动态边界条件的复合系统模型。为了实现连续的制氢过程，搭建两段式中温变压吸附（ET-PSA）系统，实现了H2回收率和H2纯度的双高。将ET-PSA系统应用于整体煤气化燃料电池系统，估算得到净化能耗为1.11～1.13MJ／kg。本书从吸附剂、反应器、系统和能效分析等多尺度完整描述了中温变压吸附技术在含碳燃料的高纯氢制取方面的应用。 本书可供高校动力工程及工程热物理等专业的本科生、研究生以及相关领域的科研与教学工作者阅读参考。

第1章 引言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 化石燃料脱碳和制氢
1.1.2 中温CO/CO2净化技术
1.1.3 中温CO/CO2净化的工业应用
1.2 国内外研究现状
1.2.1 固体CO2吸附剂综述
1.2.2 水滑石的合成和表征
1.2.3 钾修饰镁铝水滑石吸附模型
1.2.4 钾修饰镁铝水滑石吸附机理
1.2.5 中温吸附法CO/CO2净化深度
1.2.6 循环吸附/解吸工艺设计与优化
1.2.7 系统能耗分析
1.2.8 存在的主要问题
1.3 研究思路与研究内容
1.3.1 研究思路
1.3.2 研究内容
第2章 钾修饰镁铝水滑石高压吸附动力学及建模
2.1 概述
2.2 静态床高压动力学测试方法
2.2.1 容积标定
2.2.2 吸附动力学测试与计算
2.2.3 对温度偏差的修正
2.2.4 对CO2泄漏的修正
2.3 高压吸附动力学测试结果
2.3.1 钾修饰镁铝水滑石材料表征
2.3.2 测试方法验证
2.3.3 吸附压力和温度的影响
2.3.4 真空条件下解吸性能
2.3.5 高压循环稳定性
2.4 高压吸附动力学建模
2.4.1 建模方法
2.4.2 动力学模型的标定与验证
2.4.3 温度和压力的影响机制
2.5 本章小结
第3章 钾修饰镁铝水滑石吸附机理及吸附剂优化
3.1 概述
3.2 材料合成和表征方法
3.2.1 样品合成方法
3.2.2 材料表征方法
3.2.3 CO2吸附性能评价方法
3.2.4 CO2吸附机理原位测试方法
3.3 K2CO3浸渍对镁铝水滑石CO2吸附的增强机理
3.3.1 钾修饰镁铝水滑石材料表征
3.3.2 钾修饰镁铝水滑石CO2吸附/解吸性能
3.3.3 钾修饰镁铝水滑石CO2吸附原位红外表征
3.3.4 K2CO3浸渍和Mg/Al值的协同机理
3.4 有机溶剂洗涤法制备高性能水滑石吸附剂
3.4.1 有机溶剂洗涤法
3.4.2 AMOST对水滑石材料形貌的影响
3.4.3 AMOST对CO2吸附性能的影响
3.5 本章小结
第4章 催化剂/吸附剂复合系统单塔建模和验证
4.1 概述
4.2 CO2吸附热力学平衡浓度计算和降低
4.3 吸附单塔CO2深度净化分析
4.3.1 固定床测试系统
4.3.2 基准工况下的净化效率
4.3.3 解吸条件的影响
4.3.4 蒸汽解吸的影响
4.3.5 高压的影响
4.3.6 CO/CO2深度净化循环的设计
4.4 复合单塔CO/CO2深度净化分析
4.4.1 实验方法及参数定义
4.4.2 基准工况下的净化效率
4.4.3 循环性能表征
4.4.4 入口气体CO浓度的影响
4.4.5 入口气体水气比的影响
4.4.6 单塔总压和温度的影响
4.4.7 H2作为平衡气时的净化效率
4.5 复合单塔建模
4.5.1 建模方法
4.5.2 CO，CO2和H2突破曲线拟合
4.5.3 复合单塔轴向CO和CO2浓度分析
4.5.4 有效CO2吸附量预测
4.6 本章小结
第5章 中温变压吸附(ET-PSA)系统建模
5.1 本章引论
5.2 双塔ET-PSA建模及用于脱碳气中温CO/CO2净化
5.2.1 建模方法及参数定义
5.2.2 基准工况下的净化效率
5.2.3 操作参数的影响
5.2.4 ET-PSA优化运行区域
5.3 两段ET-PSA建模及用于变换气中温CO/CO2净化
5.3.1 建模方法
5.3.2 第一段8塔ET-PSA净化效率
5.3.3 第二段2塔ET-PSA净化效率
5.3.4 两段ET-PSA净化效率
5.4 本章小结
第6章 中温CO/CO2净化能耗分析和工艺优化
6.1 本章引论
6.2 IGFC系统建模及参数定义
6.3 采用Selexol法的IGFC系统
6.3.1 IGFC_Selexol系统建模
6.3.2 Selexol法净化能耗计算
6.4 采用ET-PSA法的IGFC系统
6.4.1 IGFC_ET-PSA系统建模
6.4.2 ET-PSA法净化能耗计算
6.4.3 参数优化对ET-PSA净化能耗的影响
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
附录A 第3章补充图表
附录B 第5章补充图表
附录C IGFC系统建模细节
在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢