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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社會工業(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,并威脅著人類賴以生存的環(huán)境,CO2排放問題已經(jīng)受到世界各國的普遍
2、關(guān)注。由于燃煤電廠所產(chǎn)生的CO2排放量占到CO2排放總量的30%,是溫室氣體產(chǎn)生的主要來源,因此目前針對燃煤電廠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)模試驗的技術(shù)路線,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,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,因此,正逐漸受到研究者的廣泛關(guān)注。本文在本實驗室自行設(shè)計的氨水吸收CO2的填料塔實驗裝置基礎(chǔ)上,采用本課題組前期工作中開發(fā)的新型開窗導(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,對填料塔中氨水吸收CO2過程的傳質(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KGae的影響。實驗結(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KGae的公式進(jìn)行了擬合。同時,在理論層面上,利用兩性離子理論對該吸收過程進(jìn)行了更進(jìn)一步的分析,得到了氨水吸收CO2過程的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。在實驗的基礎(chǔ)上,本文應(yīng)用計算流體力學(xué)(CFD)和計算傳質(zhì)學(xué)(CMT)的相關(guān)知識及相關(guān)的湍流理論和模型,結(jié)合部分實驗數(shù)據(jù),利用商業(yè)軟件Fluent對氨水吸收CO2過程中規(guī)整填料塔內(nèi)的流體流動和傳質(zhì)過程進(jìn)行了模擬,并預(yù)測了塔內(nèi)CO2濃度、湍流傳質(zhì)擴(kuò)散
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