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变压吸附法脱除烟气中二氧化碳的实验研究

邓丹  
【摘要】: 二氧化碳是产生温室效应的主要气体之一,对人类的生产和生活已造成巨大的影响;二氧化碳气体减排已成为全球关注的焦点,也成为一个研究热点;锅炉烟气是CO_2气体最集中、最主要的排放源,相对来说对其进行处理是容易实现的,因此对锅炉烟气中CO_2的分离回收过程进行研究具有重要的意义。 工业上变压吸附法是一种有效的分离CO_2的方法,这种方法具有工艺流程简单、能耗低、可靠性高、环境效益好等优点,在工业领域应用非常广泛。而变压吸附过程是在多孔介质中的一种复杂的传热传质过程,所以本文首先对变压吸附过程的基本原理和工艺进行了介绍,然后对吸附分离过程的流动、传热和传质过程进行了一定的分析,并且从变压吸附动力学和热力学的角度阐明了变压吸附过程的传热传质机理。 吸附剂在变压吸附工艺中具有重要的作用,影响着吸附分离效果。文中介绍了常用的吸附剂,并对吸附剂的性质,特别是热物理性质的影响进行了分析。为了考察吸附剂的导热特性,本文利用球体法分别测试了沸石、果壳活性炭和煤基活性炭的导热系数,结果表明,果壳活性炭的当量导热系数相对其他两种要高些。 本文还描述了实验装置的设计要点和实验流程,分别测试了沸石13X、煤基活性炭和两种不同颗粒大小的不定型果壳活性炭穿透曲线,吸附分离过程的中心温度分布,以及径向温度分布,定性地分析了不同吸附剂的传质能力和吸附热的影响;另外实验研究了在不同压力和工艺条件下,这三种吸附剂的传质能力、分离效果和脱附性能,并讨论了两种不同直径的不定型果壳活性炭对传质阻力和分离效果的影响。最终得出结论:果壳活性炭是烟气CO_2吸附分离的理想吸附剂。


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