微通道内MEA/MDEA混合溶液吸收CO2的传质特性

研究了T形微通道内N-甲基二乙醇胺（MDEA）和单乙醇胺（MEA）混合水溶液吸收CO₂的传质过程。考察了弹状流型下气液两相流量、MEA和MDEA浓度对液侧传质系数k_L和体积传质系数k_La的影响。液侧传质系数和体积传质系数均会随着MEA浓度的升高而升高。与MEA相比,MDEA浓度的提高对传质影响较小。传质系数会随着液体流量的增大而增大,但气体流量的变化对其影响较小。体积传质系数随液体流量的增大而增大,但随气体流量的增大先增大,之后趋于稳定。考虑到化学反应对传质的强化作用,引入了Hatta数,提出了一个新的体积传质系数预测式,预测效果良好。     

微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO_2的传质特性

采用高速摄像仪对微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO_2的传质行为进行了实验研究。考察了弹状流型下气液两相流量比和离子液体浓度对液侧体积传质系数kLa和液侧传质系数kL的影响。当离子液体浓度不变时,kLa、kL均随气液流量比的升高而增大并逐渐趋于恒定。当液相流量不变时,对于不同浓度的离子液体溶液,液侧体积传质系数kLa和液侧传质系数kL随气液流量比的变化曲线出现了交叉点。在交叉点之前,kLa和kL均随着离子液体浓度的增大而减小;在交叉点之后,kLa和kL均随着离子液体浓度的增大而增大。提出了用于预测液侧体积传质系数kLa的新的量纲1经验关联式,预测效果良好。     

微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO2的传质特性

采用高速摄像仪对微通道内离子液体/乙醇混合溶液吸收CO₂的传质行为进行了实验研究。考察了弹状流型下气液两相流量比和离子液体浓度对液侧体积传质系数k_La和液侧传质系数k_L的影响。当离子液体浓度不变时,k_La、k_L均随气液流量比的升高而增大并逐渐趋于恒定。当液相流量不变时,对于不同浓度的离子液体溶液,液侧体积传质系数k_La和液侧传质系数k_L随气液流量比的变化曲线出现了交叉点。在交叉点之前,k_La和k_L均随着离子液体浓度的增大而减小;在交叉点之后,k_La和k_L均随着离子液体浓度的增大而增大。提出了用于预测液侧体积传质系数k_La的新的量纲1经验关联式,预测效果良好。     

填料塔中混合胺吸收二氧化碳的研究

在填料塔中考察了常压下混合胺吸收剂[20%乙醇胺(MEA)+2% N-甲基二乙醇胺(MDEA),20%羟乙基乙二胺(AEE)+2% MDEA]对CO_2的吸收与解吸效果.同时测得了AEE+MDEA混合胺体系吸收剂脱除空气中体积分数约10%的CO_2的体积总传质系数K_Ga_v的近似值,并考察了进口气体中CO_2摩尔流量、气体流量、液体流量等因素对K_Ga_v的影响.实验结果表明,AEE+MDEA吸收效果明显好于MEA+MDEA,并且二者解吸效果相同;K_Ga_v随CO_2摩尔流量、气体流量、液体流量增大而增大.     

填料塔中氨水吸收二氧化碳的传质性能

在填料塔中对氨水吸收二氧化碳的传质性能进行了实验研究,测定了填料塔单位体积的有效传质面积aV,气相传质系数kG和体积总传质系数KGaV等,实验结果表明,随着气体流量增加,aV值略有上升,kGaV和kG值明显增大;体积总传质系数KGaV值也随着气体流量和氨水浓度的升高而增大。在总传质阻力中,气膜阻力所占比例相对较小,氨水吸收二氧化碳的过程主要受液膜阻力的控制。     

中空纤维膜接触器烟气脱硫壳层传质的研究

采用自制聚丙烯中空纤维膜接触器对模拟烟气进行脱硫,主要研究脱硫过程中膜接触器壳层传质情况。用SO2和N2配制模拟烟气,以NaOH溶液为吸收液,气体走管程,液体走壳层,考察了壳层空隙率、吸收液流量和摩尔浓度、气体流量等操作条件对脱硫过程中壳层传质的影响。研究发现,在空隙率较大的情况下,壳层传质系数随吸收液的浓度或吸收液流量的增大而增大;而在空隙率较小的情况下,随着膜丝分布不均的出现会导致死区和沟流的存在,对壳层传质有一定阻碍作用。气体流量的改变对壳层传质几乎没有影响。     

结构化多相反应器内泰勒流的液侧传质特性

采用定态溶氧法,实验测定了结构化反应器内的液侧体积传质系数.考察了表观气、液速度对液侧体积传质系数的影响,比较了三种不同孔密度的结构化载体(50、100和400 cpsi)内的液侧体积传质系数.结果表明,在实验的操作条件下,床层内的液侧体积传质系数随液体表观速度增大而增大:同-液速下,随气体表观速度增大亦增大.比较不同...     

微通道内单乙醇胺水溶液吸收CO_2/N_2混合气的传质特性

采用高速摄像仪对400μm×400μm T形微通道内单乙醇胺(MEA)水溶液吸收混合气中CO_2过程的气液两相流及传质特性进行了实验研究,微通道内的压力降采用压力传感器进行测量。考察了弹状流型下气液两相流量及MEA浓度对压力降、比表面积和传质性能的影响。结果表明,当MEA浓度不变,气液两相流量增大时,压力降、比表面积、传质系数、体积传质系数和增强因子均增大,并逐渐趋于恒定。当气液流量不变,MEA浓度增大时,压力降、传质系数、体积传质系数和增强因子增大,但比表面积减小。实验条件下,压力降范围为2.00~5.23 kPa,化学吸收过程的传质系数范围为7.74×10~(-4)~2.97×10~(-3) m·s~(-1)。对于伴有快速化学反应的传质过程,以Sherwood数、Reynolds数、Schmidt数及增强因子为变量建立了体积传质系数的预测关联式,平均偏差为5.09%,具有良好的预测性能。     

微通道内二乙醇胺/乙醇溶液吸收CO_2的传质性能

利用高速摄像仪实验研究了微通道内二乙醇胺(DEA)/乙醇溶液吸收CO2的传质过程。采用图像法得到微通道内气泡的体积变化,根据微通道进出口压力,计算得到了气液两相从开始接触到平衡时的平均传质系数k。分别考察了气液相流量和DEA浓度对传质系数的影响。结果表明:传质系数随着液相流量和溶液中DEA浓度增大而增大。对于给定的液相流量和DEA浓度,k随着气相流量增大而增大并逐渐趋于一个恒定值。提出了一个传质系数预测式,预测值和实验结果吻合良好。     

微通道内二乙醇胺/乙醇溶液吸收CO2的传质性能

利用高速摄像仪实验研究了微通道内二乙醇胺（DEA）/乙醇溶液吸收CO₂的传质过程。采用图像法得到微通道内气泡的体积变化,根据微通道进出口压力,计算得到了气液两相从开始接触到平衡时的平均传质系数k。分别考察了气液相流量和DEA浓度对传质系数的影响。结果表明：传质系数随着液相流量和溶液中DEA浓度增大而增大。对于给定的液相流量和DEA浓度,k随着气相流量增大而增大并逐渐趋于一个恒定值。提出了一个传质系数预测式,预测值和实验结果吻合良好。     

微通道内单乙醇胺水溶液吸收CO2/N2混合气的传质特性

采用高速摄像仪对400 μm×400 μm T形微通道内单乙醇胺（MEA）水溶液吸收混合气中CO₂过程的气液两相流及传质特性进行了实验研究,微通道内的压力降采用压力传感器进行测量。考察了弹状流型下气液两相流量及MEA浓度对压力降、比表面积和传质性能的影响。结果表明,当MEA浓度不变,气液两相流量增大时,压力降、比表面积、传质系数、体积传质系数和增强因子均增大,并逐渐趋于恒定。当气液流量不变,MEA浓度增大时,压力降、传质系数、体积传质系数和增强因子增大,但比表面积减小。实验条件下,压力降范围为2.00~5.23 kPa,化学吸收过程的传质系数范围为7.74×10^-4~2.97×10^-3 m·s^-1。对于伴有快速化学反应的传质过程,以Sherwood数、Reynolds数、Schmidt数及增强因子为变量建立了体积传质系数的预测关联式,平均偏差为5.09%,具有良好的预测性能。     

甘油水溶液中气液传质过程的研究

对二氧化碳气泡群在不同质量分数的甘油水溶液中的气液传质过程进行了研究。利用二氧化碳探针测定了不同操作条件下二氧化碳的体积传质系数,通过图像处理技术得到了气泡群的界面面积,考察了液相质量分数,气体流量对体积传质系数、界面面积和传质系数的影响。结果表明:体积传质系数均随气体流量的增大而增大,随溶液质量分数的增大而减小。气体流量通过影响界面面积对传质速率产生作用,而甘油水溶液的质量分数对传质速率的影响则归因于黏度对传质系数的影响。     

并流旋转床压降与传质特性的研究

利用水-空气系统对并流旋转床的气相压降进行了研究,并与逆流旋转床气相压降进行了对比。研究结果表明：并流较逆流旋转床的气相压降低;并流旋转床的气相压降随气体流量的增大而增大,随液体流量的增大而减小,随转速的增大明显降低;而逆流旋转床的气相压降随转速的增大明显升高。利用水吸收SO2的实验对并流旋转床的传质特性进行了研究。研究结果表明：并流旋转床填料层内各点的体积传质系数随着气体流量、液体流量和转速的增大而增大;填料层半径由70mm增大至90mm时,并流旋转床的体积传质系数迅速增大,而后并流旋转床的体积传质系数随半径的增大而减小。对并流和逆流旋转床填料层内体积传质系数进行了对比。结果表明：填料层半径由70mm增大至130mm时,并流旋转床的体积传质系数较逆流时大;当半径大于130mm后,逆流旋转床的体积传质系数大于并流旋转床的体积传质系数,且随半径增大而增大。根据研究结果,提出了降低系统压降的设想,即并流与逆流旋转床串联操作。     

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.     

毛细管中泰勒流液侧传质特性及其强化机理的CFD模拟

采用计算流体力学（CFD）的方法,研究了圆管中泰勒流的液侧传质特性,分析了泰勒气泡上局部传质特性,并研究了气泡上升速度、液膜长度和液栓长度对液膜处和气泡半球帽处平均传质系数的影响。结果表明,泰勒气泡表面局部传质系数存在3个峰值,液膜处的平均传质系数随气泡上升速度增大显著增大,随液膜长度增大而减小,而半球帽处的平均传质系数随气泡速度和液膜长度的增大变化较小,即膜接触时间增加时,液膜处的传质系数降低,而半球帽处传质系数变化较小。另外,引入场协同原则对单元胞内速度场和浓度场进行分析,解释了局部传质特性及强化机理。最后,给出了分别预测短和长膜接触时间下泰勒流液侧体积传质系数的关联式,该式在较宽的管径尺度范围（0.25～3 mm）内的预测误差在±20%以内。     

MDEA与MEA脱碳反应动力学

通过双模理论及反应釜吸收实验的方法,建立了胺液脱碳拟一级传质反应模型,并对其进行了实验验证。通过模型中的增强因子、二级反应速率常数及传质速率分析了伯胺MEA(乙醇胺)及叔胺MDEA(甲基二乙醇胺)的动力学特性,以此为基础进一步分析了MDEA+MEA混合胺液的交互作用、动力学特性,并得到了较优的胺液配比。研究结果表明:伯胺MEA的增强因子及传质速率数值大于叔胺MDEA,随着气液传质过程进行,传质速率逐渐减小;对于混合胺液,表观反应速率常数以及增强因子随着MEA浓度的增加以及温度的升高而逐渐增大;当总胺浓度为3mol·L~(-1)时,MDEA+MEA(2 mol·L~(-1)+1 mol·L~(-1))的混合胺液增强因子数值为0.5,传质速率较大,为最优混合胺液配比。     

MDEA与MEA脱碳反应动力学

通过双模理论及反应釜吸收实验的方法,建立了胺液脱碳拟一级传质反应模型,并对其进行了实验验证。通过模型中的增强因子、二级反应速率常数及传质速率分析了伯胺MEA(乙醇胺)及叔胺MDEA(甲基二乙醇胺)的动力学特性,以此为基础进一步分析了MDEA+MEA混合胺液的交互作用、动力学特性,并得到了较优的胺液配比。研究结果表明:伯胺MEA的增强因子及传质速率数值大于叔胺MDEA,随着气液传质过程进行,传质速率逐渐减小;对于混合胺液,表观反应速率常数以及增强因子随着MEA浓度的增加以及温度的升高而逐渐增大;当总胺浓度为3mol·L^-1时,MDEA+MEA(2mol·L^-1+1mol·L^-1)的混合胺液增强因子数值为0.5,传质速率较大,为最优混合胺液配比。     

填料塔中的NaOH水溶液脱除空气中微量CO2的传质动力学

在填料吸收塔中测定了25℃时NaOH水溶液吸收空气中微量CO2的体积传质总系数(KGαv)．并研究了进口气体中CO2的含量、气体流量、吸收液喷淋密度以及NaOH浓度对体积传质总系数的影响。进口气体中CO2的含量、气体流量、吸收液喷淋密度对KGαv的影响较小;NaOH浓度对KGαv的影响较大,随着NaOH浓度的增加,KGαv显著提高。     

新型填料结构旋转床传质特性

以CO2-NaOH溶液为工作介质,研究了填料特性、超重力因子、气体流量和液体流量等对不同填料结构旋转床传质特性的影响.结果表明:体积传质系数随液体流量、超重力因子和气体流量的增加而增大;对比六种填料结构的综合性能,不锈钢多孔波纹板和塑料多孔板填料结构较优;在相近的操作条件下,不锈钢多孔波纹板的体积传质系数比文献丝网错流旋转床高0.95～2.10倍、与逆流旋转床相当,比传统气液传质设备高1～2个数量级.对实验数据进行回归分析得出了体积传质系数的关联式,其平均误差小于10%.     

多级雾化旋转填料床的传质性能

以两级雾化超重力旋转床为例,用化学吸收法考察了超重力因子β、液体流量、气体流量等对体积传质系数kyα的影响。结果表明:多级雾化超重力旋转床的体积传质系数随气液流量的增加而增加,在β较小时,实验曲线的斜率较大,kyα随β的增加急剧增加;但是当β超过100后,曲线的斜率减小,kyα随β的增加缓慢增大。