活性焦對(duì)SO2的吸附特性及固定床反應(yīng)器流場(chǎng)的數(shù)值研究.pdf

1、能源一直以來是人類賴以生存和發(fā)展的重要的物質(zhì)保障。在21世紀(jì)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅猛發(fā)展，各國(guó)對(duì)能源的需求量也大大增加。中國(guó)煤炭資源豐富，每年的能源消費(fèi)總量中煤炭的消費(fèi)量占比超過了60％，而且在消耗的煤炭中又有80%以上是通過直接燃燒排放的，這種狀態(tài)近期不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于中國(guó)以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了大氣污染主要以二氧化硫污染為主。近年來，中國(guó)每年的二氧化硫排放總量接近2000萬噸，其中有70%的二氧化硫來自工業(yè)源排放，使得中國(guó)的環(huán)境污染問

2、題日益突出，霧霾天數(shù)居高不下。因此，對(duì)SO2排放的控制顯得尤為必要。活性焦干法脫硫技術(shù)具有脫硫效率高，脫硫成本低，可節(jié)省淡水資源，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)硫的資源化回收利用等眾多突出的優(yōu)點(diǎn)而的備受關(guān)注，應(yīng)用前景廣闊。因此對(duì)活性焦脫硫技術(shù)的研究就十分必要。
　　活性焦的脫硫效率受到孔隙結(jié)構(gòu)、表面官能團(tuán)、金屬添加物、活化條件及工藝操作條件等諸多因素的影響，因此在設(shè)計(jì)活性焦固定床反應(yīng)器之前需要了解到活性焦的吸附平衡及吸附動(dòng)力學(xué)，來確定反應(yīng)器的工藝操

3、作條件；同時(shí)為了確定風(fēng)機(jī)尺寸、功率和風(fēng)量大小，也需要研究固定床反應(yīng)器內(nèi)部的流場(chǎng)特性。
　　因此，本文基于根據(jù)文獻(xiàn)[50]中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別利用吸附等溫線模型、內(nèi)擴(kuò)散模型以及吸附動(dòng)力學(xué)模型對(duì)活性焦的吸附平衡及吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究分析，揭示了不同工藝參數(shù)對(duì)活性焦脫硫效果的影響規(guī)律。此外，利用數(shù)值仿真軟件模擬研究了活性焦固定床反應(yīng)器中的氣流流場(chǎng)分布特性，揭示了活性焦粒徑分布范圍、顆粒排列方式、顆粒粒徑大小以及填充床高度對(duì)固定床反應(yīng)器壓降特

4、性的影響規(guī)律。
　　研究表明：
　?。?）Langmuir吸附等溫線方程對(duì)實(shí)測(cè)值的線性相關(guān)性更好，可用該模型采用插值的方法來預(yù)測(cè)其他操作條件下活性焦吸附平衡的過程。同時(shí)本文提出了一個(gè)多元回歸方程用以描述活性焦硫容與各工藝操作條件之間的關(guān)系。通過對(duì)活性焦吸附動(dòng)力學(xué)的分析，發(fā)現(xiàn)其傳質(zhì)過程符合符合準(zhǔn)一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型。此外在不同的吸附階段由不同的吸附機(jī)理所主導(dǎo)。
　?。?）關(guān)于活性焦固定床反應(yīng)器流場(chǎng)特性的研究表明：①粒徑分布

5、范圍廣的固定床床層壓降大于粒徑分布范圍窄的顆粒床床層壓降，球形顆粒床的壓降最小。②固體顆粒四種排列方式的床層壓降大小依次為：散堆>α=30°>α=15°>順排，因此在實(shí)際工程中出于床層壓降與活性焦脫硫效率的考量，建議固定床內(nèi)活性焦應(yīng)采用規(guī)整裝填的排列方式；③三種顆粒粒徑下固定床床層壓降的大小為：7mm>9mm>11mm，顆粒過小會(huì)導(dǎo)致床層空隙率降低而使床層阻力增大，因此本文選用粒徑為11mm的活性焦顆粒；④六種不同的床層高度中，床層高度