規(guī)整填料塔中氨水吸收二氧化碳的研究

1、規(guī)整填料塔中氨水吸收二氧化碳的研究規(guī)整填料塔中氨水吸收二氧化碳的研究ExperimentalStudyonCO2AbsptionintoAquaAmmoniainStructuredPackedColumn學(xué)科專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程研究生：趙行健指導(dǎo)教師：唐忠利副教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一二年五月摘要隨著人類(lèi)社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，化石燃料燃燒導(dǎo)致的空氣污染和溫室效應(yīng)已非常嚴(yán)重，并威脅著人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境，CO2排放問(wèn)題已經(jīng)受到世界各國(guó)的普遍

2、關(guān)注。由于燃煤電廠(chǎng)所產(chǎn)生的CO2排放量占到CO2排放總量的30%，是溫室氣體產(chǎn)生的主要來(lái)源，因此目前針對(duì)燃煤電廠(chǎng)排放煙氣的脫碳技術(shù)就成為研究CO2捕集技術(shù)的主流。目前，從火電廠(chǎng)煙氣中捕獲CO2的方法包括燃燒前脫碳、燃燒后脫碳和富氧燃燒技術(shù)，其中，以氣體凈化工業(yè)上相當(dāng)成熟的化學(xué)溶劑吸收法工藝為基礎(chǔ)的燃燒后脫碳是當(dāng)前僅有的已進(jìn)入工業(yè)規(guī)模試驗(yàn)的技術(shù)路線(xiàn)，而化學(xué)吸收法是目前公認(rèn)的比較成熟的捕集CO2的方法。近年來(lái)，氨水作為一種新的吸收劑與其它吸

3、收劑相比具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此，正逐漸受到研究者的廣泛關(guān)注。本文在本實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)的氨水吸收CO2的填料塔實(shí)驗(yàn)裝置基礎(chǔ)上，采用本課題組前期工作中開(kāi)發(fā)的新型開(kāi)窗導(dǎo)流式規(guī)整填料，主要以氣相體積傳質(zhì)系數(shù)（KGae）作為表征，對(duì)填料塔中氨水吸收CO2過(guò)程的傳質(zhì)性能進(jìn)行了研究，探索了氣速、CO2分壓、液速和氨水濃度對(duì)KGae的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在本文所列工況條件下，KGae隨液速和氨水濃度的增大而增大，隨CO2分壓的增大有所減小，而受氣速的影響不

4、大。在此基礎(chǔ)上，對(duì)KGae的公式進(jìn)行了擬合。同時(shí)，在理論層面上，利用兩性離子理論對(duì)該吸收過(guò)程進(jìn)行了更進(jìn)一步的分析，得到了氨水吸收CO2過(guò)程的KG及ae的相關(guān)表達(dá)式，并提出了進(jìn)一步研究的可行方向。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）和計(jì)算傳質(zhì)學(xué)（CMT）的相關(guān)知識(shí)及相關(guān)的湍流理論和模型，結(jié)合部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用商業(yè)軟件Fluent對(duì)氨水吸收CO2過(guò)程中規(guī)整填料塔內(nèi)的流體流動(dòng)和傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行了模擬，并預(yù)測(cè)了塔內(nèi)CO2濃度、湍流傳質(zhì)擴(kuò)散