填料定子对分层填料错流超重力装置强化气膜控制传质过程的研究

以化学吸收体系CO_2-NaOH测定分层填料错流旋转填料床中不同超重力因子β、空床气速u、喷淋密度q等条件下的有效传质比表面积a_e,采用气膜控制体系—NaOH溶液吸收气体中的SO_2测定气相体积传质系数k_ya_e,从而得到气相传质系数k_y。研究了β、u、q对k_ya_e、k_y、a_e的影响规律,对比了有无填料定子时分层填料错流旋转填料床的传质性能,从而验证了填料定子对分层填料错流超重力装置气相传质的强化作用。研究结果表明,k_ya_e和a_e均随着β、u、q增大而增大;k_y随着u增大而增大,但是随着β、q增大,先增大后减小;有填料定子时,k_y增加显著,是无填料定子时的1.3~2倍,表明填料定子能够进一步有效地强化气膜控制传质过程,提高气相传质系数。     

超重力旋转填料床中混合胺回收低分压二氧化碳的传质行为研究

采用超重力旋转填料床反应器,用水、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、三乙烯四胺(TETA)水溶液作为吸收剂进行低分压二氧化碳吸收实验,考察了超重力因子β、液体流量L、气体流量G等对二氧化碳的传质系数KGae的影响。研究发现,KGae随β的增加有所增大,随液体流量的增加而增大,随气量的增加而减小。适宜的操作条件下,旋转填料床具有良好的二氧化碳吸收性能。研究建立了估算吸收总传质系数KGae的数学模型,通过实验数据拟合得到的数学模型与实验值符合较好。     

新型折流式超重力旋转床传质性能的研究

采用乙醇-水体系对新型折流式超重力旋转床进行了传质性能实验,考察了气相动能因子(F因子)、转子转速对新型折流式超重力旋转床的压降和传质性能的影响。实验结果表明,新型折流式超重力旋转床的压降随F因子、转子转速的增大而增大;每米理论板数随转子转速的增大而增大,随F因子的增大先增大后略有降低;与有液体分布器时相比,无液体分布器时新型折流式超重力旋转床的传质效果更好;与折流式超重力旋转床相比,新型折流式超重力旋转床的压降降低约70%,每米理论板数降低约40%,转子轴功率降低10%～30%。     

新型板式填料旋转床压降性能研究

为了考察自主设计的新型板式旋转填料床压降特性,以空气-水为实验体系,考察了转速、液量、气量、径向板数和周向板数对新型板式填料床压降性能的影响。研究结果发现,气量是影响填料床压降的重要因素,转速和液量对压降的影响较小;板填料通过作用于流体流动方式影响了压降性能;新型板式填料床可实现较低压降,常规操作条件下小于300Pa;对实验数据回归得出压降的关联式,计算值与实验值平均误差小于15%。本文的研究结果为超重力填料床结构设计与改进提供一定依据。     

新型旋转填料床吹脱氨氮废水的实验研究

转子结构为相互嵌套的填料环的新型旋转填料床是基于强化气膜控制传质过程的新型高效传质设备。以空气作为气提剂,在新型旋转填料床中对氨氮废水进行吹脱实验研究,考察了吹脱过程中气液比、pH值、超重力因子、循环次数等因素对氨氮脱除率的影响。实验结果表明:在温度10℃,气液比1000,pH值为11.0,超重力因子为67的实验条件下,单级氨氮脱除率为43.87%,而经过4次循环吹脱后,氨氮脱除率达到80.2%,经过8次循环吹脱后,氨氮脱除率达到90.1%。通过对比分析,在相近的操作条件下,新型旋转填料床的氨氮脱除率明显高于文献错流旋转填料床,表明新型旋转填料床能有效地强化气膜控制的传质过程。     

逆流旋转填料床中络合铁脱硫富液的再生研究

针对络合铁脱硫工艺中脱硫富液再生效率低、耗时长、设备大、降解严重等缺点,以逆流旋转填料床为再生设备,以脱硫富液再生为研究对象,考察了超重力因子、气体流量、液体流量、再生温度对再生率的影响;在相同操作条件下,与传统再生装置对比分析吸收-再生循环次数对脱硫液络合剂降解的影响。研究结果表明：脱硫富液的再生效率随超重力因子、气体流量的升高先增大后减小,随再生温度的升高而增大,随液体流量的增大而减小。在适宜的工艺参数下,逆流旋转填料床对脱硫富液的再生率可达到60%以上;在相同吸收-再生循环次数条件下与传统再生装置相比,逆流旋转填料床可有效缓解脱硫液络合剂的降解。因此,逆流旋转填料床再生技术具有传质效率高、再生耗时短、设备小、络合剂降解少等优点,应用前景广阔。     

逆流旋转填料床中络合铁法脱除气体中H2S

以逆流旋转填料床为脱硫设备,络合铁为脱硫剂,对模拟气中的H₂S进行了脱硫实验研究。考察了气/液流量比、超重力因子、气体流量、H₂S入口质量浓度对脱硫率的影响,并对比分析了逆流旋转填料床与错流旋转填料床的脱硫性能。结果表明,相比错流旋转填料床,逆流旋转填料床更适合于低硫尾气的精脱硫,脱硫率可达99%以上。与传统塔式脱硫技术相比,逆流旋转填料床络合铁法脱硫技术脱硫效率高、气/液流量比大、设备体积小,具有工业化应用潜力。     

错流旋转填料床中空气法再生络合铁脱硫液

采用错流旋转填料床空气法对络合铁脱硫液进行了再生实验研究。考察了气/液流量比、超重力因子、液体流量、苯酚类催化剂浓度对络合铁脱硫液再生率的影响。结果表明,在气、液接触极短时间内,双错流旋转填料床串联再生体系的再生率可达89%以上,显著提升了络合铁脱硫液的再生效率。     

错流旋转填料床中湿式氧化法脱除气体中硫化氢

以H₂S和空气模拟含硫工业气体,以错流旋转填料床为脱硫设备,采用湿式氧化法进行脱硫实验。考察了气/液体积比、气体流量、超重力因子、Na₂CO₃浓度、原料气中H₂S含量等工艺参数对脱硫率和气相总体积传质系数的影响规律。研究结果表明,在气液接触时间小于1 s的情况下,脱硫率达到95％以上。错流旋转填料床湿式氧化法脱硫工艺可实现快速、高效脱硫,且脱硫设备体积小、操作弹性大、节能降耗,具有工业化应用潜力。     

超重力法脱除合成氨原料气中二氧化碳的实验研究

对应用旋转填料床于脱除合成氨原料气中二氧化碳进行了实验研究。采用在MDEA(N-甲基二乙醇胺)水溶液中加入少量烯胺TETA(三乙烯四胺)或氨基酸盐组成的复合溶液。主要考察了不同类型吸收液、吸收液二氧化碳负荷、超重力因子β、气液比等因素对合成氨原料气中二氧化碳脱除效率的影响。实验结果表明,在MDEA水溶液中加入TETA或氨基酸盐添加剂,大大提高了脱除效率,改善了传质速率,其中以TETA作为添加剂的混合吸收液的脱除效率在2种混合吸收液中最好,相对于单一的MDEA吸收液,混合吸收液的脱除效率平均提高了101.19%。在相同的操作条件下,脱除效率随着超重力因子β增大而增大,β大于120后对脱除效率的影响不明显;脱除效率随液气比的增大呈现出先增大后减小的趋势,其最佳液气比约为10 L/m3。超重力旋转填料床与传统塔设备相比,具有二氧化碳脱除效率高、低液泛、处理能力大、能耗和运行费用低、占地面积小、操作简便等优点,具有良好的工业应用前景。     

基于旋转填料床的超重力脱硫化氢计算机模拟

针对目前含硫气体净化存在的缺点,利用旋转填料床进行含硫气体脱硫,设计了相应的错流型旋转填料床。利用Aspen Plus软件,对采用旋转填料床利用超重力原理的脱硫工艺流程进行了计算机模拟,并与传统脱硫塔脱硫工艺流程进行了工艺参数对比模拟。研究结果表明,在达到相同的净化标准条件下,与传统脱硫塔对比,错流型旋转填料床的高度仅为前者的9%,其空塔体积仅为前者的1.8%,其填料体积仅为前者的2.2%。     

用旋转填充床以双碱法脱除烟气中的SO_2

在旋转填充床中,以NaOH溶液为吸收液,进行SO2气体吸收的实验。考察了吸收液和气体流量的比(简称液气比)、旋转填充床转速、吸收液浓度和入口气体中SO2质量浓度对SO2脱除率(θ)和气相传质系数(KGa)的影响。实验结果表明,θ和KGa随液气比和吸收液浓度的增大而增加;随旋转填充床转速的提高,先降低后增加;随入口气体中SO2质量浓度的增大而降低。采用旋转填充床用NaOH溶液吸收SO2的最佳工艺条件是:吸收液浓度100mmol/L,液气比3.00～4.00L/m3,旋转填充床转速1200～1600r/min,入口气体中SO2质量浓度小于5g/m3。在此条件下,出口气体中SO2质量浓度低于50mg/m3,θ稳定在99%以上。     

旋转填充床脱除裂解气中酸性气体的冷模实验

用空气和CO2的混合气体模拟裂解气,在旋转填充床中进行酸性气体吸收实验。考察了吸收液流量、吸收液浓度、空气流量、空气中CO2含量、旋转填充床转速和吸收液温度对气相传质系数(KGa)的影响。实验结果表明,KGa为0.2~3.0s-1时,KGa随吸收液流量、吸收液浓度、空气流量、旋转填充床转速和吸收液温度的升高而增大,随空气中CO2含量的增加而减小。用冷模数据推算工业操作条件(约1.5M Pa,50℃)下旋转填充床的吸收效果,预计可将裂解气中酸性气体的体积分数由1.00%降至1×10-6以下。旋转填充床脱除裂解气中酸性气体的效果优于传统的脱除工艺。     

超重力场下络合铁法脱硫过程传质模型研究

H_2S是一种有毒有害气体,故天然气在使用之前必须进行脱硫处理。而超重力旋转填料床因其在巨大的剪切力作用下强化了传质,大大增加了设备的生产能力,且装置尺寸远远小于传统塔设备。超重力技术与氧化还原法结合在天然气脱硫领域具有较好的应用价值。因此,建立一个实用可靠的传质系数模型,对超重力技术脱硫的研究具有重要意义。用CH_4和H_2S的混合气模拟含硫天然气,并在某中试装置上用络合铁氧化还原法进行脱硫。根据所得的数据及旋转填料床中气液接触的特性,包括气体流量、液体流量、转子转速对体积传质系数的影响,采用Matlab进行相关数据拟合分析,得到传质系数经验模型。对经验模型进行分析对比,根据超重力装置气液传质的特性对经验模型进行了改进,得到最终的传质系数经验模型。最后,将建立的传质系数经验模型与实验得到的数据进行对比验证。经分析对比,模型与实验数据吻合程度较高,平均偏差仅为0.12%,且该模型可以外推到其他体积与该超重力装置近似的装置,但气体流量应为1~10 m~3/h,液体流量为0.1~1 m~3/h,转速为100~1 500r/min。     

超重力旋转填料床中柠檬酸钠法脱除低浓度SO_2

在超重力旋转填料床中以柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液为吸收液进行模拟烟气中SO2吸收的实验。考察了超重力因子(β)、液气比(L/m3)、入口烟气中SO2质量浓度、气体流量、吸收液中柠檬酸浓度、pH值等对SO2脱除率(η)和气相传质系数(KGa)的影响。实验结果表明,η和KGa随超重力因子、液气比(L/m3)、吸收液中柠檬酸浓度和pH的增加而增加,随入口烟气中SO2浓度的增加先增大后降低,随气体流量的增加而降低。采用超重力旋转填料床用柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液吸收SO2的最佳工艺条件是:吸收液中柠檬酸浓度1.0mol/L,初始pH 4~5,液气比3L/m3~7L/m3,超重力因子54.53~90.14。在此条件下,出口气体中SO2质量浓度低于80mg/m3,η稳定在98%左右。     

超重力选择性脱除焦炉煤气中硫化氢的研究

自制CO2和H2S混合气模拟焦炉煤气,以碳酸钠溶液作为脱硫碱液,用超重力设备作为脱硫实验的主体吸收设备,考察了超重力因子,液气比,原料气中CO2浓度等对脱硫率的影响。实验表明:利用碱液对CO2和H2S的吸收速率的差异,通过旋转填料床强化传质能明显的提高H2S的选择性。实验表明:利用碱液对CO2和H2S的吸收速率的差异,通过旋转填料床强化传质能明显的提高H2S的选择性。实验考察各因素及其范围:原料气中H2S浓度为3g/m3;CO2的浓度为7g/m3～14g/m3;进气速度为1m3/h～6m3/h;超重力因子为25.82～75.91;进液速度为60 L/h～180 L/h。实验中脱硫率基本可以达到95%以上,选择性(H2S和CO2脱除率之比)可以达到30左右。最佳的超重力因子为63.79,最佳液气比为50L/m3。     

旋转填料床用于气体除湿的研究

考虑到传统的冷却除湿法存在诸多不足,提出了采用旋转填料床对气体进行除湿的新方法并进行实验研究。以冷水为冷却介质对高温高湿气体进行除湿处理实验。实验结果表明,在超重力因子100,进气量12m3/h,气液体积比650,相对湿度100%的条件下,除湿效率达到56.7%以上,有明显的处理效果。该实验为旋转填料床除湿工业化的实现提供了基础理论与数据支持。