气液液三相体系中的气液传质特征

选取CO2-K2CO3/KHCO3为吸收体系,次氯酸钠为催化剂,甲苯、异戊醇为第2液相,应用Danckwerts图来同时确定液侧传质系数KL和界面面积a,通过实验研究了分散第2液相的加入对气液传质的影响。实验结果表明,随着分散相体积分数φ(1%—10%)的增大,或分散相形成的液滴直径的减小,以及传质组分在分散相和连续相中溶解度的比值m(即传质组分在实验体系的分配系数)增加,或在二相间的相对扩散系数增加时,可显著增强气液传质,为气液液三相体系的系统化研究提供了实验依据。     

第二液相的加入对气液传质系数的影响

以搅拌罐中的水吸收CO2为研究体系,分别采用异戊醇、苯和正己烷为第2液相,通过实验考察了第2液相的加入对气液传质的影响.实验结果表明:第2液相的加入对气液体积传质系数KLa有很大的影响,且不同的第2液相的影响程度也不同.在一定的操作条件下,KLa均随搅拌速度和第2液相体积分数的增加呈先增大后减小的趋势,随表观气速(在一...     

在搅拌器中油水乳状液的气液传质

选取CO2为气相,苯/辛烷-水乳状液为液相,通过难溶气体的吸收实验,研究了在带有气体分布器的三相混合吸收装置中分散液相对气液传质的增强作用。实验结果表明,传质增强因子随能量输入的增大而增大,且分散相形成的液滴较小时,在膜内停留时间里小液滴对气液传质有增强作用。分析了"传输机理",总结出增强气液传质的本质在于分散液相通过吸收作用改变气液界面液侧组分浓度梯度,并在此基础上提出了新的描述分散液相增强气液传质的解释。     

第三相的加入对气液传质过程的影响

系统地介绍了气液传质过程中,固体小颗粒或第二分散液相(有机相)所形成的第三相的加入对传质过程的影响.分别论述了在不同的气-液接触器(搅拌釜、鼓泡塔)中,固体小颗粒和第二分散液相的加入对体系的传质系数、传质速率及界面面积等的影响,叙述并讨论了传质机理及模型的最新进展.     

物理场强化气液传质的研究进展

分别简述了磁场、电场、电磁场、超声场和超重力场5种物理场的作用机理,综述了这些物理场在强化蒸发、精馏和气体吸收等气液传质过程中的研究进展,同时概述了物理场强化气液传质的热力学研究进展。分析表明,物理场强化气液传质在化工、环保和节能减排等领域具有广泛的应用前景,但目前的研究大多还处于实验阶段,其机理和各种因素对强化效果影响的研究还不够深入和完善。指出今后研究热点主要包括：继续探索物理场强化传质的作用机理,拓展其应用领域,并对过程中的瓶颈问题进行技术攻关;通过实验和热力学研究两种方法对不同种类物理场强化传质效果进行比较,以确定各种物理场的适用体系。     

旋转填充床中伴有可逆反应的气液传质

应用CO2-MDEA气液吸收体系,对旋转填充床中伴有可逆反应的气液传质过程进行了定量的模型研究。在所有反应都可逆的情况下,根据Higbie渗透理论建立了旋转床中CO2-MDEA体系的扩散-反应传质模型。通过模型对传质过程的定量描述以及实验结果对模型的验证,超重力旋转床的强化作用可进一步被揭示为:由于不断更新的液膜使得可溶性气体在液膜内形成较大的浓度梯度,从而极大地增大了传质系数,强化了传质;旋转床的强化作用是在动态的传质过程中完成的,液膜的寿命越短则传质系数越大。在不同转速、温度、MDEA浓度和气液流量条件下进行了实验,本文模型的模拟值和实验结果吻合较好。     

有机分散相强化气体吸收的研究

分析了有机分散相强化气体吸收机理,阐述了分散相强化气液传质的意义.以水吸收二氧化碳为研究体系,实验考察了加入辛醇、辛烷对吸收过程影响,运用因次分析法分析有机分散相分散程度对吸收效果的影响,进而确定强化气体吸收的最小搅拌速度,并用插值函数微商法确定体积传质系数KLa.研究结果表明:有机分散相的加入能够显著提高气体吸收速率;适宜的搅拌速度有利于液液体系分散,促进传质;降低界面张力和增加气含率也有利于传质.     

分散液相强化微溶气体吸收的研究

在气升式搅拌反应器中,利用水对微溶气体CO2(常压和室温条件)的物理吸收过程,考察加入辛醇(有机分散相)对传质过程中体积传质系数和增强因子的影响。研究辛醇加入体积分数(1%—5%)、搅拌速率(200—700 r/min)、气体流速(350—700 L/min)变化对吸收效果的影响,用插值函数微商法确定体积传质系数。结果表明,向水体系中加入少量辛醇可以明显改善吸收效果,体积传质系数随辛醇加入体积分数的增加呈现先增加后减小的趋势,当辛醇加入的体积分数为4%左右时吸收效果最好。增强因子与CO2分配系数、扩散系数有关,与吸收效果呈线性关系,最大增强因子为2.76。     

纳米流体强化气液传质研究进展

简要阐述了气相沉积法、共混法和分散法3种纳米流体的制备方法以及物理法、化学法两种纳米流体的分散技术。重点综述了纳米流体强化气液传质过程以及强化机理方面的最新研究成果。分析给出了纳米流体强化气液传质的几点原因：掠过效应、抑制气泡聚并机理、边界层混合机理、渗透机理以及多个影响因素相互关联作用。并预测出可能成为研究热点并有助于统一的强化理论表述提出的4个研究方向：影响纳米颗粒强化气液传质的各种因素相互耦合作用;纳米流体对氨、CO2、CO、O2和水蒸气以外的其它气体的物理化学吸收,进一步提出纳米颗粒强化气液传质普适性模型;搜集纳米颗粒影响气液界面附近的浓度分布;速度分布的微观信息以及纳米颗粒与气液界面相互作用的研究。     

加入第二液相强化气液传质

以水吸收二氧化碳为研究体系,考察了第二液相(有机相)的加入对气液传质的增强作用.运用经验关联式,对气泡平均直径进行了预测,应用渗透模型计算并讨论了第二液相的加入对气液接触界面积、体积传质系数的影响.实验结果表明:不同搅拌速度对气泡大小影响不同,适宜的搅拌速度有利于传质;少量的第二液相的加入减少了气泡聚并现象,增大了气液接触界面积.气液传质增强效果用增强因子表示.     

超重力旋转填充床氧解吸过程的数值模拟

基于旋转填充床流体流动的可视化结果,建立了超重力旋转填充床气液传质过程的数学模型,模拟氮气解吸水中溶解氧的传质过程。模拟结果表明,缩短液相停留时间、提高液相扩散系数都能增大液相传质分系数k_L;总体积传质系数K_La随超重力因子的增加而增大、随温度的上升而增大、随气相流率的增加略有下降、随液相流率的增加明显增大;空腔区传质贡献率随空腔区的增大而增大,随超重力因子的增大而减小;且短暂的停留时间是超重力旋转填充床对传质过程强化的本质原因。模型较好地符合文献的实验数据,误差在±16%以内。     

聚四氟乙烯膜气体吸收数学模型和孔隙率的影响

膜吸收是将膜分离与传统的吸收技术相结合的一种新型分离技术。在这些过程中经常使用多孔膜,多孔膜对过程的传质性能有一定的影响。对不同孔隙率的微孔聚四氟乙烯(PTFE)疏水性平板膜的膜气体吸收过程中液相传质性能进行了实验研究。当采用去离子水-CO2吸收体系时,多孔膜的孔隙率对液相传质性能没有影响;当采用NaOH水溶液-CO2吸收体系时,多孔膜的孔隙率对液相传质性能有明显的影响。在相同流速下,孔隙率大的膜液相传质系数高于孔隙率小的膜。以双膜理论为指导,建立了多孔膜气体吸收过程中液相传质模型。用该模型描述多孔膜孔隙率对液相传质系数的影响,其结果与实验数据具有良好的一致性。     

基于微吸收器的CO2吸收过程研究进展

微化工技术在流体流动、过程强化、传质与反应过程等领域备受关注,本文归纳整理了3种不同类型的微吸收器（微降膜吸收器、微通道吸收器和微网格吸收器）捕集CO₂过程中的水力学性质和传质过程及其机理研究进展,并对3种微吸收器吸收CO₂过程中存在的问题进行分析总结,同时对微吸收器能快速工业化提出展望。其中重点介绍了微通道泰勒流吸收器的水力学流动特性,包括泰勒流气泡的生成机制、气泡和液弹的长度、气泡的输运和运动速度、气泡截面形状及液膜厚度和气液两相流压降;归纳了微通道泰勒流吸收过程的传质过程机理和传质系数的模型以及不同影响因素（通道截面尺寸,通道长度,主通道结构及入口形状,气、液相组成及其流速,吸收剂和系统压力）作用下CO₂吸收效率和传质系数的研究进展。     

CO2在纳米流体解吸过程中的微对流现象

建立了一套水平气液界面传质模拟装置,利用粒子成像测速仪（PIV）对CO2从乙醇和乙醇纳米流体中解吸过程液相流场进行了观测和分析。传质发生时,在近界面处均观察到了由Marangoni效应造成的湍动。通过对平均速度的分析,发现在乙醇纳米流体中发生的湍动强度和湍动范围较乙醇溶液中大。纳米流体中的Marangoni效应加剧了纳米粒子的布朗运动,引发了纳米流体中的微对流,从而将界面处的湍动传递至液相主体中,导致液相主体的漩涡增多、流体混合加剧,促进了气液传质。     

孔隙率对膜吸收过程影响的实验研究

采用纯CO2-去离子水和0.1 mol·L-1NaOH溶液为实验体系,选用8种具有不同微观结构的板式膜,研究了膜厚度、孔隙率,微孔形态等对膜吸收过程中传质性能的影响.结果表明,不同的微孔形态(拉伸孔、柱状孔)以及所用膜的厚度对膜吸收过程传质性能的影响较小,在吸收速率较快时孔隙率会影响膜吸收过程的传质性能.同时,还对溶质在液相侧表面的传质行为进行了探讨,结果表明膜孔隙率对膜吸收过程的传质性能的影响与流动状态、反应体系、微孔间距等多因素有关.     

二乙醇胺溶液吸收CO2过程

运用双膜理论对气液两相传质进行分析,针对二乙醇胺溶液吸收CO2建立数学模型,该模型精确描述CO2传质速率对溶液pH值依赖程度及速率强化因子随化学反应进行的变化情况. 从每种含碳离子(包括CO32-, HCO3-与RNHCOO-)在不同反应阶段的浓度分布角度分析了各自对总传质速率的影响规律,实验中分别控制溶液浓度、进气流量和复合溶液配比等工艺参数. 结果表明,CO2传质速率主要受CO32-与HCO3-控制,而RNHCOO-的作用有限. 吸收液浓度提高促进传质,但当pH值降至8.2后其作用减弱;传质速率随进气流量升高而加快,70 mL/min后趋于稳定;复配溶液较单一溶液对CO2吸收速率和吸收量均有促进作用,但复配比例变化对离子贡献率影响微弱.     

基于浓度/速度场测量的吸收过程液相传质系数

针对矩形流道内气、液流体的并流吸收传质过程,分别应用实时激光全息干涉术和激光多普勒速度仪对不同气、液流速下液相内近界面浓度分布与速度分布进行了实验观测.结果表明,边界层内浓度分布呈指数下降,流速越大梯度越陡,且速度边界层厚度要大于浓度边界层厚度.建立了通过物料衡算求算液相传质系数的方法.得到了不同条件下平均液相传质系数,并与Whiteman’s双膜理论的计算结果进行了比较.