静态螺旋切割强化湿法烟气脱硫技术研究

湿法烟气脱硫技术是当今世界上应用最广泛的烟气脱硫手段,但是昂贵的基建和运行成本极大地限制了其进一步的发展。开发了一套喷射混合器组合螺旋切割强化气液传质的湿法烟气脱硫系统,考察了烟气SO_2质量浓度、脱硫剂质量分数、烟气流量以及脱硫剂循环流量对烟气脱硫效果的影响,并与喷射混合接触方式下的脱硫效果进行了对比实验研究。结果表明:当脱硫剂质量分数为15%,烟气SO_2质量浓度为3 000 mg/m~3,烟气流量为18 m~3/h,脱硫剂循环流量为250 mL/min的时候,系统脱硫效果最佳,出口烟气SO_2质量浓度为0 mg/m~3;静态螺旋切割气液接触方式下,系统脱硫率相较于单独喷射混合提高了7.64%。采用螺旋切割装置强化烟气脱硫,能够显著提高系统的烟气脱硫效率,可达到超净排放,并能实现湿法烟气脱硫系统的高效化、小型化。     

滴流床气液界面液相传质系数的研究

在气液并流向下的滴流床中,应用二氧化碳-空气-水系统和氢-空气-水系统进行了滴流床气、液界面液相容积传质系数k_La的研究.在内径为0.042m的床层中分别充填有直径d_p=0.0065、0.00475和0.00154m的玻璃球.气相流速为u_G=0.12-0.56m/s,液相流速u_L=0.003-0.04m/s.容积传质系数k_La与液相物性(Sc数)、填料直径和气液流动情况有关.根据传质情况,可以划分三个流区,它们与按流动情况划分的流区一致.用回归分析方法可以得到下述关联式:滴流区k_Lad_(p~2)/D_A=0.0904Re_(L~0.82)Re_(G~0.55)Sc~0.53(d_p/T)~(0.07)脉动流区 k_Lad_(p~2)/D_A=0.0211Re_(L~0.93)Re_(G~0.76)Sc~0.57(d_p/T)~(-0.12)     

并流降膜塔液相传质系数实验研究

水吸收含１０％ＣＯ２的混合气为体系，测定了并流降膜塔中液相传质系数与气液相流量的关系。液相传质系数与液相流量基本呈线性关系。在较低气相流量情况下，液相传质系数ｋＬ随气相流量的增加而增大，但当气相流量超过某一定值时，随着气相流量的增加反而减小。     

阵列凸起微通道内气液两相传质特性研究

研究了阵列凸起微通道内N-甲基二乙醇胺（MDEA）吸收CO₂过程的气液两相传质特性。在弹状流型下,考察了气液两相流量、MDEA浓度对体积传质系数、CO₂吸收效率、压力降以及能量损耗的影响。弹状气泡受到阵列凸起的挤压作用发生形变,促进了气液两相间的传质。与平滑通道相比,阵列凸起微通道在实验条件下具有更好CO₂吸收效率。在相同的能量损耗时,阵列凸起微通道具有更大的体积传质系数。     

流化床液固两相传质过程的模拟研究进展

液固两相流化床具有液固相接触效率高、传质和传热性能好、颗粒分布均匀等优点,已被广泛应用于众多工业过程中。然而,流化床中与传质过程耦合的颗粒流化的复杂非线性特征及其湍动特性,使得对传质过程特性的研究十分困难。且仅依靠实验观测和理论预测难以揭示多相流相互作用规律,无法获得全面和详细的速度场和浓度场分布情况。近年来,数值模拟的快速发展为深入探索流化床中液固两相流动行为及其与传质过程耦合问题提供了重要的途径。本文对流化床液固两相流动与传质过程模拟方法进行了综述,并对其未来研究趋势进行了展望。借助于计算传质学理论可以更精确地预测局部浓度的分布情况,进而可以深入分析液固两相流化床中的传质过程规律与传质特性,为液固两相流化床的设计和优化提供理论基础。     

三相连续环流反应器中氧的液相传质过程

在空气-水-玻璃珠三相连续操作环流反应器中,利用动态溶氧方法研究了表观气速(Ug=0.01~0.13 m/s)、进料浆速(USL=0.001~0.011 m/s)、浆相质量固含率(es=0~30%, w)和固相颗粒大小(dp=59, 200 mm)对环流反应器内氧的液相传质性能的影响. 结果表明,在考察范围内,环流反应器传质系数随表观气速增大而增大,受进料浆速变化的影响较小,随浆相固含率增大呈现先增大后减小的趋势,但在高固含率下(es≥10%, w)的影响不显著;随固相颗粒粒径增大而减小. 同时得到了液相体积传质系数的经验关联式.     

填料解吸塔中液相传质系数测定及电算程序设计

以填料解吸塔中N2解吸水中的O2含量为例,通过C lark复膜式极谱电极法测取有关数据,确定液相传质系数KL.A与喷淋密度L的关系,编制出FoxP ro源程序进行数据处理。     

微孔射流毛细管反应器内液-液两相传质和反应选择性

微反应技术在化工过程强化领域已得到广泛应用,尤其适用于快速复杂竞争反应体系。对于液-液两相快速竞争反应,反应过程受传质限制,显著影响反应转化率和收率。本文开发了一种新型的微孔射流毛细管反应器（MJCM）,采用微孔射流强化进口处液-液两相传质性能,分别采用水-苯甲酸-煤油体系和水-氢氧化钠-甲苯-苯甲酸-氯乙酸乙酯体系研究了不同操作参数（流量、流量比、表面活性剂浓度、温度）和结构参数（孔径、管长）下液-液两相传质特性和反应选择性,并获得了舍伍德数Sh的关联式。结果表明：随着两相流量的增加,传质效率E呈下降趋势,总体积传质系数k_La呈增加趋势,反应选择性指数X_s则先减小后增大;孔径的增大则会减弱液液传质和反应选择性;随着毛细管长的增加,E和X_s逐渐增大,k_La则逐渐减小;水相-有机相流量比的变化对E和k_La会产生不同影响,而温度的适当升高则可以提升反应选择性,表面活性剂的加入降低了传质和反应选择性。与其他液液传质设备对比,MJCM在液-液两相传质、反应选择性方面性能良好,可以用于工业生产进行液液传质与反应过程的强化。     

吸附剂细粉增强气液两相传质(Ⅰ)机理

对于两元物系,进行了吸附剂细粉（小于10μm）强化气液两相传质的机理研究。分析了吸附对气液两相传质的强化作用,以及细粉颗粒对流体性质和组分扩散的影响,提出了吸附剂细粉强化传质的机理。根据渗透理论和对吸附等温线的线性化处理,推导出了相应的数学模型,并进行了模拟计算。     

吸附剂细粉增强气液两相传质(Ⅱ)实验

在鼓泡塔内,蒸馏条件下,实验研究了吸附剂细粉（小于10μm）对气液两相传质的影响。所用的吸附剂为4A和13X分子筛。实验发现在固含率ε_m不高于10%且对较低沸点组分有强烈吸附作用的吸附剂颗粒可以强化气液两相传质,提出了吸剂细粉强化传质的机理。根据渗透理论和对吸附等温线的线性化处理,导出相应的数学的模型,模型计算值与实验结果比较吻合。     

气液液三相体系的二维非均相传质模型与求解

在柱坐标系中建立了描述分散第二液相增强气液传质的轴对称二维非均相传质模型,采用有限差分法计算了传质组分在液膜区内的轴向和径向浓度分布以及传质增强因子,计算方法快捷、有效,并且能很好地吻合现有文献中的实验数据.     

微通道内气-液两相传质过程行为及其应用

微通道内气-液两相体系中Taylor流和泡状流具有气泡尺寸均一、停留时间分布窄、可调控性强和比表面积高等优点,具有广泛的应用前景。从Taylor气泡和泡状气泡的传质过程出发,系统综述了微尺度下气泡的溶解规律、传质过程机理和传质/溶解模型等方面的研究进展,并介绍上述流型在反应或过程强化、基础物性及动力学数据测量和微纳材料合成方面的应用。最后总结并展望了技术领域的研究难点与研究方向。     

微通道内气-液两相传质过程行为及其应用

微通道内气-液两相体系中Taylor流和泡状流具有气泡尺寸均一、停留时间分布窄、可调控性强和比表面积高等优点,具有广泛的应用前景。从Taylor气泡和泡状气泡的传质过程出发,系统综述了微尺度下气泡的溶解规律、传质过程机理和传质/溶解模型等方面的研究进展,并介绍上述流型在反应或过程强化、基础物性及动力学数据测量和微纳材料合成方面的应用。最后总结并展望了技术领域的研究难点与研究方向。     

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.     

静态混合器强化Ce~(3+)臭氧氧化再生反应研究

为了研究混合强化对于Ce~(3+)氧化再生过程的促进作用,以SK与SMV型两种静态混合器为对象,采用CFD模拟方法,通过流场、浓度场分析,考察了不同反应器形式、尺寸、操作条件等对反应器内物料流动以及反应转化率的影响,并将静态混合器的反应结果与传统鼓泡塔进行了比较分析。结果表明,SK与SMV型两种静态混合器对于该反应的宏观反应速率较鼓泡塔均有显著提升,这种强化作用主要源于描述气液传质阻力的八田数减小,从而使气液反应由传质与反应共同控制转化为反应控制。根据模拟计算结果,在温度为340 K的优化操作条件下,两种静态混合器的Ce3+转化率均可以在短时间内达到100%,满足处理要求。     

相际传质(二) 具有一级不可逆化学反应液相传质的表面膜更新修正模型

本文将修正的表面膜更新模型用于具有一级不可逆化学反应的液相传质,导得了如下的数学模型: 本文对于用“化学法”测定相际面积的问题作了分析,提出了反应穿透时间θ_K和溶质反应几尽的渗透深度σ_K的概念;并以k_1θ=2作为吸收已趋稳定状态的条件,拟定了一个计算相际面积和表面更新频率的方法。还用这方法处理了一些文献数据,并与Danckwerts模型作了比较。     

旋流塔板的气相传质系数

本文利用非平衡级塔板模型处理水冷却饱和湿空气实验数据,得到了A-25型和B-25型旋流塔板的气相面积传质系数(k_ga),喷射态气相面积传质系数可关联为:A-25型:k_ga=1.07×10~3△p_s~(0.74)w_o~(0.35)B-25型:k_ga=5.46×10~2△p_s~(0.67)w_o~(0.59)研究证实,喷射态关联结果可推算全喷射态k_ga,但不适用于泡花态。气速对喷射态气相传质系数有较大的影响,但液体喷淋量的影响几乎可以忽略,根据本文提出的液滴直径计算方法,可使用气体与单液滴间的传质系数表达式-Frssling方程:Sh=2(1+0.276Re~(1/2)Sc~(1/3))计算旋流塔板喷射态气相传质系数。     

多相传质过程中的Marangoni效应

Marangoni效应广泛存在于液液、气液相际传质过程中,通常会对传质速率产生重要影响。对Marangoni效应的实验及理论研究有助于增进对微观传质机理的理解,是强化相间传质过程效率的重要因素。重点介绍了液液体系中单液滴萃取的实验和模拟研究,对液液体系中Marangoni效应不稳定性的判据,对气液体系有效传质面积的影响,以及两种体系中利用表面活性剂进行传质调控的研究等方面的进展进行了综述,还探讨了传质过程中Marangoni效应应用研究的方向。     

化学吸收法测定新型复合转子旋转床气液有效比表面积及液相传质系数

用不同浓度的NaOH溶液吸收CO2,分别测定新型复合转子旋转床的气液有效比表面积和液相传质系数,考察了液量、气量和转速的影响. 结果表明,新型复合转子旋转床的有效比表面积和液相传质系数均随液量、气量和转速增大而增大. 在相同操作条件下,与折流式旋转床相比,新型复合转子旋转床转子的有效比表面积增大7%~159%,液相传质系数降低7.7%~18.2%,最终液相体积传质系数增大4%~132%.     

不同结构静态螺旋混合器强化湿法脱硫数值模拟

变螺距静态螺旋混合器可作为一种新型高性能气液传质脱硫装置,为优化其结构参数,利用欧拉-拉格朗日方法,在Barracuda^TM软件中建立了气液两相流动模型,并根据上述模型及二氧化硫吸收速率方程,分别模拟了静态螺旋混合器在不同变螺距系数m、长径比l/d、流道截面回转角φ下SO₂出口浓度和脱硫率的变化规律。结果表明：在反应物充足的情况下,脱硫率随m的增大而降低,并于m≥0.5时趋于稳定;脱硫率随l/d的增大而提高,并于l/d=11~13时趋于稳定,l/d=14时又出现上升;脱硫率随φ的增大而提高,并于φ≥720°趋于稳定。根据上述规律,结合压降等指标,给出了各结构参数的建议值：m=0.45,l/d=11,φ=630°,并在建议结构参数下进行了脱硫试验,SO₂出口浓度为19.56 mg.m^-3,脱硫率达99.35%,达到超净排放标准。为今后工业规模静态螺旋混合脱硫装置的设计与制造提供了依据。