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。     

错流旋转填料床传质特性影响因素的实验研究

采用CO2-NaOH体系,在中试规模的实验装置上进行传质实验,考察了气速、液体喷淋密度、超重力因子、气液接触时间对错流旋转填料床的总体积传质系数KLa及有效传质比表面积ae的影响. 结果表明,KLa和ae均随气速、液体喷淋密度和超重力因子增加而增大,KLa随气液接触时间增加先缓慢增大后急剧下降,ae则随气液接触时间增加而缓慢下降. 最佳操作条件为：气速1.69 m/s,液体喷淋密度32 m3/(m2×h),超重力因子104,气液接触时间0.1 s. 错流旋转填料床在处理大气量气体时传质效果增强,是同类文献错报道的1.52~2.32倍. 对各操作参数下所得实验数据进行回归,得关联式KLa=1.8221(atDL/dp)ReL0.6371GrL0.0548ScL0.0623和ae/at=2980.9ReL0.2349FrL-0.045WeL0.5023f-0.5.     

副盐对湿法脱硫的影响

Na_2CO_3-NaHCO_3缓冲溶液作为脱硫液脱除水煤气中H_2S过程中,不可避免地生成Na_2S_2O_3,Na_2SO_3,NaSCN等副盐。通过配制不同副盐含量的脱硫液,考察了副盐对p H值、密度、黏度及表面张力等物性的影响和不同温度下副盐对NaHCO_3溶解度的影响,在填料塔中研究了副盐含量对脱硫液吸收H_2S传质系数KGa的影响。结果表明,随着副盐含量的增大,脱硫液p H值减小,密度、黏度及表面张力增大,这些物性的改变导致气液传质系数KGa减小;随着副盐含量的增大,NaHCO_3饱和溶解度下降,易出现NaHCO_3析出堵塔问题,使可供操作的脱硫液密度区间变小。     

填料塔中磷酸钠缓冲溶液吸收低体积分数SO2的体积传质系数

为满足磷酸一钠和二钠缓冲溶液脱硫设计开发的需要,采用磷酸钠缓冲盐溶液为吸收剂,测定和计算了在鲍尔环填料塔中磷酸钠溶液吸收模拟烟气中SO2的体积总传质系数KYa.在常温常压下,考察了空塔气速、喷淋密度、入口SO2体积分数、吸收液磷酸根浓度和初始pH等工艺参数对KYa的影响.结果表明,KYa随着空塔气速、喷淋密度、初始pH和磷酸根浓度的增加而增大;随着入口SO2体积分数的增加先增加后减小;该体系的传质过程受气膜和液膜共同控制.     

烟气直接接触蒸发浓缩脱硫废水研究

模拟烟道气和脱硫废水直接接触传质传热过程,进行了热空气和氯化钠溶液相关实验,研究了气液传质系数和系统蒸发量随操作条件的变化规律。结果表明,气液传质系数和系统蒸发量随空气流量、空气温度、溶液温度的提高变大,随溶液盐度的增加而变小。其中空气温度的影响最为明显,当空气温度从65℃增加到110℃时,气液传质系数由10 g/(m2·s)增加到21 g/(m2·s),系统蒸发量由0.13 kg/h增加至0.51 kg/h。烟道气与脱硫废水进行逆向流动直接接触方法对实际脱硫废水的现场实验表明,脱硫废水浓缩倍率达到10以上。可为利用电厂烟道气处理脱硫废水提供依据。     

分层填料错流旋转床吸收甲醇气体的传质性能

在分层填料错流旋转床中用水吸收挥发性有机物甲醇气体,研究了超重力因子(β)、空床气速(u)、液体喷淋密度(q)和甲醇气体进口浓度等操作参数对甲醇气相总体积传质系数KGa的影响.结果表明,甲醇气体的KGa值随β,u和q增加而增加,随甲醇气体进口浓度增大变化较小.在β=100, u=0.9 m/s, q=17.6 m~3/(m~2×h)和甲醇气体进口浓度14000 mg/m~3时,甲醇气体的吸收率为97%,KGa达27 s~(-1)以上,是挡板填料逆流旋转床的1.1～3.9倍,是挡板填料错流旋转床的2～7.7倍,表明分层填料错流旋转床可有效减小气膜控制为主的传质阻力.当甲醇气体入口浓度稳定时,在u大、q小的情况下,β对甲醇气体的KGa影响较大,有效强化了吸收甲醇过程中的传质效率.分层填料错流旋转床中u达1 m/s,是挡板填料错流旋转床中的3～12倍.     

分层填料错流超重力装置传质性能

采用气膜控制体系—NaOH溶液吸收气体中SO_2,研究了超重力因子β、空床气速u、喷淋密度q等操作条件对装置的气相体积传质系数kyae的影响和强化效果,验证了分层填料错流超重力装置对气相传质的强化效果,优化了结构,以提高传质效率.结果表明,kyae随β,u和q增加而增加.在β=55,u=1.53 m/s,q=3 m3/(m2·h)时,kyae可达28 s-1以上,是喷淋塔的10~75倍,单层错流旋转床的1.4~2.2倍,比分裂填料旋转床操作条件温和、设备结构简单、能耗更低.本超重力装置能有效强化气膜控制传质过程.     

水力喷射-空气旋流器用于湿法烟气脱硫及其传质机理

在一种新型高效的气液传质设备--水力喷射-空气旋流器(WSA)中,以Ca(OH)₂料浆为吸收剂进行了模拟烟气湿法脱硫的实验研究。结果表明:脱硫率随进口气速增加而增加;随液体喷射速度增加先增加,增加到一定程度后几乎不变;随烟气中SO₂的进口浓度增加而减小,存在一适宜的Ca(OH)₂浓度和回流比。在气体流量24～72 m³·h^-1、循环液体量0.4～0.8 m³·h^-1、料浆中Ca(OH)₂浓度7500 g·m^-3时,对SO₂浓度为1891～6373 mg·m^-3的烟气进行湿法脱硫,脱硫率达88.9%～97.7%,且WSA的旋流气体和喷射液体在湿法脱硫中具有自清洁能力,未发现内部结垢和喷孔堵塞现象。总体积传质系数K_Ga、有效相界面积a均随进口气速u_G增大而增大,而总传质系数K_G随u_G增加变化较小;当液体喷射速度 u_L≤0.26 m·s^-1时,K_Ga和K_G随u_L增加快速增大,之后增加缓慢,而a随u_L几乎线性增加,K_Ga和K_G随吸收剂中Ca(OH)₂浓度c_L增加有一最大值。结合实验数据拟合得到了相关的经验公式,这些关联式能较好地预测WSA的湿法脱硫传质性能。气体旋流场强度对总体积传质系数K_Ga和有效相界面积a起支配作用,脱硫传质过程同时受气膜和液膜阻力控制,但以液膜控制为主。     

疏水性单管陶瓷膜接触器在SO_2吸收中的应用

对平均孔径200 nm的氧化锆陶瓷膜进行疏水改性与表征,并将其组装制成疏水性单管陶瓷膜接触器,采用清水作为低成本吸收液,开展了陶瓷膜接触器在废气脱硫方面应用的研究。比较了亲、疏水陶瓷膜接触器的传质性能,考察了进气流量、吸收液流量、进气浓度和吸收液温度等因素对SO_2脱除率和传质速率的影响,并对陶瓷膜接触器进行了长期稳定性测试。研究表明,疏水改性只改变陶瓷膜的表面性质(接触角达到132°),对形貌结构影响较小;与未改性的陶瓷膜相比具有更高的脱硫效率和总传质系数。SO_2的脱除率和传质速率随吸收液流量的增加均增加;SO_2的脱除率随进气流量和进气浓度的增加而降低,但传质速率增加;吸收液温度的升高不利于SO_2的吸收;原料气中的CO_2对SO_2的脱除率影响较小。与传统的填料塔相比,陶瓷膜接触器具有更小的传质单元高度(HTU)值。陶瓷膜接触器脱硫效率高,可稳定操作,在废气脱硫方面具有良好的应用前景。     

固旋阀塔板的性能研究

在内径为600 mm的不锈钢塔内,以空气-水-氧气为物系,对固旋阀塔板的流体力学和传质性能进行研究。测定了塔板传质效率和雾沫夹带量,并与F1浮阀塔板进行对比;通过计算流体力学软件Fluent对固旋阀塔板上气相三维流场进行了数值模拟。实验结果表明:当液相喷淋密度L=5 m~3/(m~2·h)时,随着气体负荷的逐渐增大,固旋阀塔板的传质效率从小于F1浮阀到逐渐接近F1浮阀,且在实验最大气体负荷条件下超过了F1浮阀;当液相喷淋密度较大时,固旋阀塔板的传质效率高于F1浮阀塔板,且随着气体负荷的增大,差异越来越明显;固旋阀塔板的雾沫夹带比F1浮阀塔板低50%—60%,因此具有更高的气相负荷操作上限。Fluent软件模拟结果表明,固旋阀塔板中旋转流场的存在促使液层分布更均匀,气液传质得到进一步强化。