二氧化碳吸附分離過程數(shù)值模擬與優(yōu)化.pdf

1、當(dāng)今二氧化碳所引起的溫室效應(yīng)已經(jīng)引起整個(gè)世界的廣泛重視，化石燃料的燃燒已經(jīng)成為最主要的二氧化碳排放源，因此從化石燃料燃燒所產(chǎn)生的煙氣中捕獲二氧化碳已經(jīng)成為公認(rèn)的控制空氣中二氧化碳增長的主要技術(shù)之一。開發(fā)一種更清潔、穩(wěn)定和高效的捕集二氧化碳新方法已經(jīng)成為科學(xué)界的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。中國快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的需求，使得中國燃煤電站的現(xiàn)有數(shù)量已成為世界第一，因此探索高效節(jié)能的捕集燃煤鍋爐煙氣中的二氧化碳新技術(shù)是實(shí)現(xiàn)我國二氧化碳減排目標(biāo)的迫切任務(wù)，也

2、成為國內(nèi)專家學(xué)者的一個(gè)重要方向，同時(shí)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文在前人研究二氧化碳吸附分離技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)二氧化碳吸附分離過程進(jìn)行了理論分析，建立了物理模型，并采用數(shù)值方法對(duì)物理模型進(jìn)行了計(jì)算，同時(shí)對(duì)二氧化碳的管道輸送進(jìn)行了計(jì)算與分析，獲得如下結(jié)論：
　　 首先，對(duì)吸附模型進(jìn)行了分析計(jì)算，采用FORTRAN語言編程分別計(jì)算了理想固定床和實(shí)際固定床的吸附過程，比較發(fā)現(xiàn)實(shí)際固定床的吸附過程操作時(shí)間遠(yuǎn)低于理想狀態(tài)下固定床的

3、操作時(shí)間，為理想固定床操作時(shí)間的70.7％。
　　 其次，建立變壓吸附二氧化碳的物理模型，并對(duì)其進(jìn)行無因次處理，利用ComsolMultiphysics軟件對(duì)之進(jìn)行了模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，傳質(zhì)區(qū)的長度隨進(jìn)料流體流速的增大而增長，隨擴(kuò)散系數(shù)和床層孔隙度的減小而增長，反之則縮短。當(dāng)吸附質(zhì)性質(zhì)、進(jìn)料組成及操作條件(溫度、壓力、流量)一定時(shí)，傳質(zhì)區(qū)長度不變。傳質(zhì)區(qū)的長度對(duì)吸附床的設(shè)計(jì)存在著影響，設(shè)置好的吸附床可以用于多種不同吸附質(zhì)的吸

4、附，吸附質(zhì)濃度的變化對(duì)傳質(zhì)區(qū)長度的影響可以忽略。
　　 隨后，利用所建立的模型，并依據(jù)煙道氣中二氧化碳的組成和產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的要求，對(duì)煙道氣中的二氧化碳吸附過程進(jìn)行了初步的模擬計(jì)算；確定了煙道氣中二氧化碳濃度為10％，且回收純度為99.8％時(shí)，則吸附床層長度為0.3m。
　　 最后，分別計(jì)算與分析了二氧化碳在亞臨界狀態(tài)下等溫和絕熱流動(dòng)，計(jì)算結(jié)果表明，等溫輸運(yùn)方式優(yōu)于絕熱運(yùn)輸方式。在一次加壓的情況下，二氧化碳采用亞臨界等溫管