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學科專業(yè)：化學工程研究生：趙行健指導教師：唐忠利副教授天津大學化工學院二零一二年五月摘要隨著人類社會工業(yè)化進程的不斷發(fā)展，化石燃料燃燒導致的空氣污染和溫室效應已非常嚴重，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就成為研究CO2捕集技術的主流。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，其中，以氣體凈化工業(yè)上相當成熟的化學溶劑吸收法工藝為基礎的燃燒后脫碳是當前僅有的已進入工業(yè)規(guī)模試驗的技術路線，而化學吸收法是目前公認的比較成熟的捕集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注。本文在本實驗室自行設計的氨水吸收CO2的填料塔實驗裝置基礎上，采用本課題組前期工作中開發(fā)的新型開窗導流式規(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。在此基礎上，對KGae的公式進行了擬合。同時，在理論層面上，利用兩性離子理論對該吸收過程進行了更進一步的分析，得到了氨水吸收CO2過程的KG及ae的相關表達式，并提出了進一步研究的可行方向。在實驗的基礎上，本文應用計算流體力學（CFD）和計算傳質(zhì)學（CMT）的相關知識及相關的湍流理論和模型，結合部分實驗數(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)過程進行了模擬，并預測了塔內(nèi)CO2濃度、湍流傳質(zhì)擴散