固体颗粒对搅拌罐中气液传质的影响

在带有Rushton搅拌桨的搅拌罐中,研究了恒定温度和恒定气体流量条件下不同粒径的固体颗粒和搅拌速率对气液传质速率的影响.结果表明:固体体积分数小于0.08%,时,石英砂(41.1,μm和640,μm)对气液体积传质系数kLa没有影响;而对于碳酸钙颗粒(5.07,μm),当其体积分数大于0.4%,时,k_La随着固体含量的增加而增大.通过对实验数据的拟合,得到一个含有功率输入、浆液有效黏度、颗粒粒径和固含量的半经验公式,该公式能够很好地表达颗粒对气液传质的影响.     

基于胺法的旋流喷淋气液吸收烟气CO2的性能

为了强化CO_2捕集过程的气液传质,设计了一类多级旋流喷淋反应器,实验研究了典型的醇胺(乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA))脱除CO_2的分离效率和传质系数,并分析了操作条件的影响.结果表明:在相同的实验条件下,MEA的脱碳效率(最大值95%)大于DEA的脱碳效率(最大值92.3%).与相关研究数据的对比表明,多级旋流喷淋可以有效增强醇胺-CO_2喷淋反应系统的传质过程.醇胺溶液旋流气液吸收烟气CO_2的脱碳效率受操作条件的影响,其随着吸收剂质量分数、吸收剂流量和反应温度的增加而提高,随着烟气中CO_2体积分数和烟气流量的增加而降低.     

三水碳酸镁粒度分布影响因素的研究

通过实验的方法研究氢氧化镁悬浮液和二氧化碳反应结晶析出水合碳酸镁的沉淀过程,探讨不同操作条件对最终产品粒度分布特征的影响.研究结果表明:沉淀析出的结晶产物均为三水碳酸镁(MgCO3·3H2O),其晶体粒度分布随着温度的升高和气体分布器孔径的增大而增加,而随着氢氧化镁悬浮液的初始固体含量的增加而减小.氢氧化镁初始粒度在通气流量低时对三水碳酸镁的粒度分布无影响,而在通气流量高时则产生了显著的影响.     

氨水溶液同时吸收烟气中SO_2和CO_2的实验及模拟

燃煤电厂排放大量SO_2和CO_2等气态污染物,相应的减排技术研究十分必要。利用湿壁塔实验台对氨水溶液(质量分数为0.2%~7%)同时吸收SO_2和CO_2的传质特性进行了实验研究,并结合Aspen Plus速率模型分析了填料塔的吸收性能,对氨水溶液同时吸收SO_2和CO_2吸收系统的设计做了必要的探讨。实验结果表明:随着CO_2体积分数(5%~20%)的增加,SO_2选择性吸收因子有所降低,SO_2的传质系数变化较小且均高于CO_2的传质速率一个数量级;SO_2质量浓度(0~11 428mg/m3)和反应温度(20~80℃)的增加,对CO_2的吸收产生不利影响,氨水溶液趋向于选择性吸收SO_2。氨水溶液中SO_2负载量(SO_2在氨水溶液中相对NH3的摩尔浓度)在0.1~0.4之间增加时,CO_2的传质系数大幅降低。氨水溶液质量分数增加对CO_2及SO_2的吸收传质均有利,选择性吸收因子降低,且实验值和模型计算值符合良好。采用同时吸收SO_2和CO_2的填料吸收塔,结合控制氨挥发的氨洗塔及用于SO_2负载控制的离子交换装置的吸收系统,可以实现污染物的有效脱除。     

膜气吸收法分离烟气中CO2的实验

采用聚丙烯中空纤维膜接触器,分别用去离子水、单乙醇胺(MEA)及N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液作为吸收剂,对模拟烟气中的CO2分离进行了试验研究.考察了气体流速、入口气体中CO2体积分数、吸收剂流速、吸收剂浓度以及吸收剂种类等因素对CO2脱除率和总传质速率的影响.实验结果显示:3种吸收剂分离CO2的效率由大到小依次为MEA、MDEA、去离子水;CO2的脱除率和传质通量随吸收剂浓度、流速的提高均增加;CO2的脱除率随气体流速和CO2在入口气体中体积分数的增大而减小,而传质速率却随之增加.系统长时间运行后发现存在膜孔润湿现象,进而影响膜的传质性能.因此,吸收剂浓度须在传质和长时间运行性能之间进行权衡.     

定-转子反应器在水脱氧工艺中的应用研究

在定-转子反应器中采用N₂-水脱氧、CO₂-水脱氧两个体系脱除水中的溶氧，考察了转子转速、液体体积流量以及气体体积流量对脱氧率和传质系数的影响，并对比了两个水脱氧体系的脱氧效果。实验结果表明：脱氧率随转子转速和气体体积流量的增加而升高，随液体体积流量的增加而降低；传质系数随着转子转速、液体体积流量、气体体积流量的增加而增加；此外，N₂-水脱氧体系的脱氧效果要优于CO₂-水脱氧体系。     

θ环填料塔中飞灰对TETA溶液吸收CO_2性能的影响

为了解燃煤烟气中飞灰颗粒对三乙烯四胺(TETA)溶液吸收CO_2性能的影响,采用液相加入飞灰的方式,在自行设计的乱堆不锈钢θ环填料塔内进行了实验研究.考察了飞灰在溶液温度、液气比、填料高度和飞灰浓度等操作条件下对TETA溶液吸收CO_2的效率η和体积总传质系数K_Ga_V的影响规律.结果表明:飞灰的存在降低了TETA溶液吸收CO_2的效率η和体积总传质系数K_Ga_V,且随着飞灰浓度的提高其影响呈增加趋势;随着溶液温度的增加,TETA溶液和TETA-飞灰溶液吸收CO_2的效率η先升高后降低,K_Ga_V则平稳升高;随着液气比的提高,η和K_Ga_V均快速升高;随着填料高度的增加,η和K_Ga_V升高,但K_Ga_V的升高速率较快;随着溶液温度、液气比和填料高度的增加,飞灰对η和K_Ga_V的影响逐渐减弱.     

H2、N2、CO和CO2在液体石蜡中的溶解度和传质系数的研究

在机械搅拌高压釜中测定了290．15～513．15K、0．5～4．0MPa范围内H2、N2、CO和CO2在液体石蜡中的溶解度和体积传质系数。结果表明,H2、N2、CO和CO2的平衡溶解度均随着压力的升高而增大,N2、CO和CO2的平衡溶解度随温度的升高而减小,但氢气的平衡溶解度随温度的升高而增加。回归了各种气体的溶解度系数H1与温度丁的关联式。H2、N2、CO和CO2的体积传质系数均随着压力和温度的升高而增大,温度和压力对不同气体的体积传质系数的影响各不相同,氢气的体积传质系数受温度和压力变化的影响较大,二氧化碳的次之,一氧化碳和氮气的变化较小。     

荷电石灰浆雾滴吸收SO2的传质特性分析

在石灰浆荷电雾化脱硫理论分析和试验研究的基础上,建立石灰浆雾滴吸收SO2的传质模型,计算荷电前后不同气液流量,不同n(Ca)/n(S)时的气相传质系数、液相传质系数、总传质系数和增强因子,并进行SO2吸收特性分析.结果表明:n(Ca)/n(S)一定时,随着入口SO2体积分数的增加,脱硫效率增大,SO2吸收速率逐渐增大,增强因子逐渐减小;相同入口SO2体积分数时,加大液气比可以增大脱硫效率,同时使脱硫吸收速率增加,但是增加到一定量后,吸收速率开始下降.无论何种工况,荷电后的吸收速率和增强因子都比非荷电时大,说明荷电对SO2传质和化学反应具有明显促进作用.     

SO2-Na2SO3气液反应动力学研究

研究了温度、SO2浓度、SO2流量和Na2SO3初始浓度对Na2SO3和SO2反应过程的影响,并得到了该反应的反应级数和宏观动力学方程.实验表明,Na2SO3和SO2反应过程是由气体传质过程控制的,传质速率随温度的升高而降低,反应速率与Na2SO3初始浓度无关,与SO2浓度的1.02次方成正比.     

对二甲苯悬浮结晶与晶体流动分布特性研究

为深入研究对二甲苯悬浮结晶过程与晶体流动分布特性，明确影响结晶的关键因素，将欧拉-欧拉多相流模型与粒数衡算方程(PBM)耦合，关联晶体成核速率和生长速率方程，模拟求解了对二甲苯的结晶与分布情况。结果表明：随着流动时间的增加，结晶器内的混合程度逐渐增加，30 s后流场基本保持稳定。流体在结晶器内主要为内循环流动与局部涡流并存，各区域温度差异很小，晶体在涡流区域的体积分数大于涡流区域附近的体积分数。粒度分布最大位置位于结晶器下挡板以及底部，随着区域流速的增大，晶体体积分数逐渐减小，流速大于1.40 m/s时不利于晶体生长，在工业生产时应避免结晶器内流速大于1.40 m/s。结晶器内0.01 mm晶体的不均匀度为0.000 7,随着晶体粒径增大，大粒径晶体不均匀度逐渐增加；晶体粒度分布整体呈正态分布，其中0.03～0.05 mm粒径的晶体数量最多，占晶体总量的44.5%。本文实现了复杂流场下的结晶过程模拟仿真，所得结果揭示了结晶器内对二甲苯的成核生长规律，为优化创新对二甲苯结晶分离提供了依据和理论指导。     

碳酸锰矿浆湿法烟气脱硫反应过程研究

在磁力和机械驱动双搅拌反应器中对碳酸锰矿浆烟气脱硫的反应过程进行实验研究,考察了矿粉粒度、气相搅拌速度、液相搅拌速度、气液接触面积、温度对反应速率的影响.结果表明:总反应速率随气相、液相搅拌速度增加而增加,随反应温度的升高而降低,与气液面积成正比,但气相搅拌速度对反应速率的影响较液相搅拌速度更为明显;碳酸锰矿浆脱硫的反应属气、液扩散同时控制,但气相扩散阻力为主导性因素;碳酸锰矿浆脱除烟气中的SO2的反应过程总体上属于传质速度控制过程而非动力学控制过程,应选用能增强气、液、固三相之间传质的喷射鼓泡反应器作为碳酸锰矿浆烟气脱硫的吸收设备.     

间歇冷却结晶过程的CFD-PBM数值模拟

溶液结晶是一项重要的工业操作，被广泛用于各个领域.针对扑热息痛-乙醇体系，结合计算流体动力学、结晶动力学和粒数衡算模型建立了CFD-PBM耦合模型，模拟搅拌结晶器中的间歇冷却结晶过程.与实验进行对比表明，模拟结果和实验结果有较好的一致性.探究晶种加入、破碎过程、搅拌速度和降温速率对粒度分布的影响，得出如下结论：适当加入晶种可以避免新晶体成核造成的高过饱和度，从而获得具有平均粒径大、颗粒数多的粒度分布；采用合适的破碎模型，考虑更为全面的结晶动力学模型，能够提高产品粒度分布的预测能力；随着搅拌速度增大，颗粒数增加，颗粒的平均粒径减小；线性降温速率减小，产生的颗粒数减少，但颗粒的平均粒径增大.     

致密砂岩油藏CO2驱油提高采收率机理

为研究致密砂岩油藏CO_2驱油提高采收率机理,设计室内CO_2溶解性测试实验、黏度测试实验、高压PVT(压力-体积-温度)实验,并结合致密油CO_2驱现场试验数据,分析了CO_2在油水中的溶解与扩散性能和注CO_2后原油性质变化规律。得出以下结论:CO_2在水和油中的传质扩散系数和平衡溶解度都随压力增大呈线性增加。在油水两相共存情况下,CO_2的有效传质扩散系数降低96%。注CO_2后原油黏度大幅度降低,流动性明显增强。随着CO_2注入体积分数增加,原油密度降低,泡点压力增大,CO_2在原油中的溶解度上升,重质组分沉淀量也随之增加。同一体积分数下,随着CO_2注入压力升高,原油黏度降低、密度降低、重质组分沉淀量增加。实验结果可以为致密砂岩油藏CO_2驱油提供指导。     

带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器系统的实验研究

设计了一套带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器系统实验平台,开发了相应的计算机测控系统.进行了改变冷却水体积流量和进口温度对系统性能影响的实验研究,分析了制热系数、制热量、压比、喷射系数、升压比、喷射器效率等参数的变化趋势.实验结果表明:随着冷却水体积流量减小或进口温度增加,喷射系数增加的同时,升压比也增加,而喷射器效率却降低;在测试工况范围内喷射器效率最高达到34%,升压比最高达到1.165;在蒸发温度为-5℃时,制热系数达到3左右.带喷射器的跨临界CO_2热泵热水器循环的压缩机压比与传统循环相比减少了12%～14%,喷射器的引入有效地提高了跨临界CO_2热泵热水器循环的效率.     

发泡剂 ADC 生成过程传质与动力学分析

在间歇搅拌反应器中进行了发泡剂ADC生产过程传质与动力学研究 .考察了搅拌速度、氯气流量、辅助空气流量、固体联二脲浓度、粒度及反应温度对过程速率的影响 .分析了影响过程速率的主要因素 .研究结果表明 ,发泡剂ADC生产过程涉及极其复杂的气液固多相传递与反应过程 ,其中气相反应物氯气的溶解传质过程是影响整个过程速率的主要控制步骤     

CO_2回收电解锰渣中可溶性锰的结晶动力学

为研究利用CO_2从电解锰渣中回收可溶性锰的结晶机理,采用Avrami-Erofeev等温结晶动力学模型分析了在不同温度条件下碳酸锰晶体的成核和生长特性.结果表明:在初始锰浓度2.5 g·L~(-1)、pH 6.6、CO_2体积分数15%、CO_2流量0.4 L·min~(-1)、搅拌速率600 r·min~(-1)的条件下,电解锰渣反洗液中碳酸锰晶核生成和晶体生长阶段的表观活化能分别为42.82 kJ·mol~(-1)和61.15 kJ·mol~(-1).在温度为318 K反应120 min时,锰通过形成碳酸盐,回收率可达99.98%,锰渣反洗液符合《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中总锰的一级排放标准.     

沼气提纯过程中二乙醇胺溶液吸收二氧化碳的影响因素

采用交互作用正交试验设计,系统研究了进液流量、进气流量、CO2体积分数、进液温度及其交互作用对填料塔中二乙醇胺溶液吸收CO2的转化率η和气相总体积传质系数KGae的影响.经过直观分析和方差分析,评价了各参数对η和KGae影响的显著程度.实验发现进液流率、进气流率、CO2体积分数、进液温度,以及CO2体积分数与进气流率、进液温度与进液流率、进液温度与进气流率的交互作用对η影响显著;进液流率、进气流率、CO2体积分数、进液温度、CO2体积分数与进气流率的交互作用以及进液温度与进气流率的交互作用对KGae影响显著;进气流率增加,η降低而KGae增加;进液流率增加,η和KGae均增加;进气CO2体积分数增加,η和KGae均降低;进液温度升高,η和KGae均呈先增加后减小趋势.     

膜气体吸收法分离混合气中的苯

采用自行设计的膜气体吸收-减压膜蒸馏组合工艺装置,以N-甲酰吗啉(NFM)水溶液为吸收剂,疏水性多孔聚丙烯中空纤维膜组件(HEPPM)为膜接触器,研究膜气体吸收法分离C6H6/N2混合气性能,考察含苯废气流量、质量浓度,吸收剂流量、NFM体积分数、温度及负载对分离效果的影响。实验结果表明:在NFM体积分数为40%,含苯废气质量浓度为3.6~9.6 mg/L,吸收剂流量为15~75 m L/min,含苯废气流量为50~300 m L/min条件下,苯的去除率为52.8%~99.3%,总体积传质系数为0.008~0.026 s-1;采用膜气体吸收法分离C6H6/N2混合气具有较高的分离效率和较快的传质速率。     

多尺寸填料塔中CO_2吸收过程的实验和模拟

随着二氧化碳吸收法捕集技术的不断发展,需要研究吸收过程的规模放大和模拟。在200mm和600mm的2种不同尺寸填料塔中进行了CO_2吸收实验,采用新的规整填料有效传质面积关联式,进行了基于速率模型的过程模拟,对比了不同传质模型。结果表明:最适用的传质模型是液膜阻力模型,2个吸收塔的气体出口CO_2摩尔分数计算结果与实验值的平均相对误差分别为1%和3%。说明在过程模拟中使用合适的传质模型和规整填料传质面积关联式可以有效预测不同尺寸吸收塔中CO_2捕集效果。