纳米颗粒物强化氨法脱碳实验研究

发布时间：2017-11-27 15:01

  本文关键词：纳米颗粒物强化氨法脱碳实验研究

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【摘要】：近年来,CO_2作为最主要的温室气体,其对环境的影响引起人类的广泛关注。燃煤电厂作为CO_2排放的主要来源之一,如何控制其排放是我国乃至世界所面临的重要课题之一。针对燃煤电站的排放特点,化学吸收法是控制二氧化碳排放的主要方法,而其制约因素为气液间存在传质阻力,现有研究结果表明：纳米颗粒物具有促进气液传质的效果,但针对纳米级颗粒物强化氨法捕集二氧化碳的研究尚属空白,因此本文的研究具有重要的学术意义和实际价值。本文以低浓度的氨水作为吸收溶液,分别采用鼓泡塔和新型双接触液柱塔作为气体吸收装置,以纳米级SiO_2、TiO_2、CuO为添加物开展强化C02吸收的实验研究,从影响因素、模型建立和经验公式拟合等三个方面进行研究。在鼓泡塔内分别以质量分数为0.5%、0.8%、1.0%的稀氨水为基液,选取SiO_2、 TiO_2、CuO纳米颗粒作为添加物进行实验,以空白吸收溶液作为对比,定性地得出纳米级Ti02能够强化氨水吸收CO_2,其增强效果随着添加量的增加先增大后减小,出现一个最佳固含量；且最佳固含量随着氨水浓度增大而减小。SiO_2纳米颗粒对整个反应过程具有抑制作用,并随着添加量的增大抑制作用增强。CuO纳米颗粒对整个反应无明显的抑制或强化作用。白行设计并搭建新型双接触式液柱塔,在该吸收塔中主要研究Ti02纳米颗粒强化效果。并针对双接触式液柱塔气液两相流动特点,建立气液吸收反应模型,计算得到传质系数。实验结果表明：三种纳米颗粒在新型双接触液柱塔中对吸收的影响趋势与鼓泡床中一致。同时,发现传质系数随着Ti02固含量的增加其先增大后减小；且氨水浓度较低时,其强化作用越为明显,在氨水浓度为0.5%,固含量为4.0g/L,传质系数为5.739 m/s,增强效果最为明显。对鼓泡塔和双接触式液柱塔两种塔型对脱除效率和增强因子的影响进行比较。分析发现：双接触液柱塔在各个工况下的脱碳效率远远高于鼓泡塔,但其增强因子则小于鼓泡塔内的增强因子。依据双接触式液柱塔中氨水-Ti02纳米流体强化吸收CO_2的实验参数,采用最小二乘法计算得到传质系数经验关联式：Sh=1.28023Sc1.01537 Rel1.14686。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X773

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本文编号：1232224