新型高效气体吸附塔的数值模拟开发研究

发布时间：2020-06-12 17:25

【摘要】：吸附塔是实现气体净化分离的主体设备,使通过吸附塔的气体分布均匀是提高其吸附效率的关键,研究开发气体流动分布均匀的吸附塔具有重要意义。本研究主要针对在专硕2年学习里第一年实习的某环保公司设计生产的吸附塔装置在实际运行过程中存在的废气集聚通过填料中间部分,乃至穿透填料造成浪费和过滤失效问题,展开对吸附塔的进气结构的数值模拟优化研究。首先对入口直径为0.42 m,出口直径为0.27 m的吸附塔侧进气双向横流型(不设置挡板)、下进气双向横流型(不设置挡板和设置打孔挡板)三种模型进行二维数值模拟研究,得出如下结论:1)下进气双向横流型不设置挡板吸附塔模型:进气腔压力分布较均匀,压差约为30 pa。入流气体在经过填料部分时速度分布变得相对均匀,但出现明显的速度减小。2)侧进气双向横流型不设置挡板吸附塔模型(由两侧进气,进气口直径0.42 m,进气量的明显增大且出气量不变):内部整体压力比下进气不设置挡板明显升高约28000 pa,气体在入口管径转换处出现较大的涡旋,流速分布均匀性较差;3)下进气双向横流型设置打孔挡板吸附塔,压力均比同进气位置不设置挡板模型大,整体压力约大8000 pa,进气腔约大9000 pa;比侧进气不设置挡板模型小,整体压力约小20000 pa,进气腔约小21000 pa;进气腔压力在进气口下侧比上侧小,压差约为60 pa;气体在填料处的分布较其它两种模型均匀。其次对入口和出口直径均为0.42 m的下进气双向横流型不设置挡板和设置打孔挡板两种吸附塔模型进行三维数值模拟研究,得出:1)设置打孔挡板的整体压力不设置挡板约大1200 pa,进气腔压力约大1300 pa;2)设置打孔挡板模型填料部分的气流在孔口的气体流动性增强且气流速度的均匀性较好。最后对下进气双向横流型设置打孔挡板吸附塔模型的填料参数包括填料高度(1.0 m和1.3 m)、孔隙率(0.35和0.4)以及扩散系数(0.00027、0.0003和0.00035)进行三维数值模拟优化研究,得出:1)填料高度1.0 m模型与填料高度1.3 m模型相比,气体流动速度稍大约0.2-0.3 m/s,整体压力高约1800 pa,进气腔压力高约1400 pa;但填料高度对塔内气流的均匀性以及内部压力分布情况没有影响;2)孔隙率和扩散系数的大小与吸附塔内各部分的压力值成反比。这些可为优化吸附塔的设计、提高废气的回收效率及减少成本有着重要的参考价值。
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二次污染物,机理

1.1 前言现代工业飞速发展带来了诸多环境污染问题，大气污染问题尤为严重，各种工业废气的治理成为当务之急。雾霾给人们的生活和健康带来了很大的影响，成为当前我国以及全球重点关注的大气污染问题。而其形成的主要原因之一就是挥发性有机物（volatileorganiccompounds， VOCs）的产生，VOCs 是熔点低于室温，沸点范围为50 至260℃的挥发性有机物的总称。通常分为包括烃类化合物、卤代烃、脂肪烃（醇、酮、醛、醚等）以及芳香烃中非甲烷烃等几大类[2]。它是大气环境中重要的气态污染物之一，不仅直接影响人体健康和生态环境，还可以通过参与大气光化学反应产生二次污染物，如臭氧（O3）和有机气溶胶，是 O3和PM2.5的一种重要前体物[3]。VOCs 的种类和形态各异，但大多具有毒性，对人体健康以及环境危害较大。因此治理雾霾首先需要治理VOCs。在2015 年新修订并实施的《大气污染防治

印刷行业,污染物排放

新型高效气体吸附塔的数值模拟开发研究法》中，提出“从工业污染，机动车尾气，煤炭污染，粉尘和农业污染等方面预和控制VOCs”[4]。工业污染被排首位是最主要的VOCs 排放源，所以控制工业废的排放，加强处理技术的发展，对遏制大气污染、改善空气质量有着重要的意义[5011 年6 月，，国家环保部正式发布的“十二五”规划中提出，研发一套控制VOCs 的术，该技术要有自主知识产权，同时具备控制典型污染源的工艺和设备，并要建起控制VOCs 污染的综合评价指标[7-8]。2013 年5 月，环保部颁布了《挥发性有机合物
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X701

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