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超重场强化氨水脱除CO_2生成碳酸氢铵晶体的研究

张君  
【摘要】:本论文首先阐述了温室气体二氧化碳脱除的各种方法和国内外最新的研究进展。由于大气中二氧化碳含量增加引起的温室效应,使环境受到了破坏,因此,脱除二氧化碳的研究引起了人们广泛关注,但目前大多数研究主要是探讨如何分离和浓缩二氧化碳,然后再加以贮存,并未达到真正脱除二氧化碳的目的。由于在超重力场作用下,气液两相的传质和反应速率得到极大提高。因此,本论文研究了通过高效的旋转床反应器强化氨水常压下和CO_2反应生成碳酸氢铵化肥的基础理论,碳铵类化肥在被植物吸收过程中有50%以上的碳酸根与土壤中的钙、镁等离子反应生成碳酸盐,从而达到永久固定CO_2的目的。 通过理论分析和条件简化,建立了在错流碟片式旋转超重场反应器中用氨水脱除CO_2的宏观传质-反应动力学数学模型。通过实验研究了二氧化碳脱除率与旋转床转速、氨水浓度、氨水流量、入口气体中二氧化碳浓度、二氧化碳气体流量等因素之间的关系,寻求最佳操作工艺参数。对反应后的固体产品进行元素分析,得到主要反应产物为碳酸氢铵。由此可以得出结论,超重场能够有效强化氨水常压下化学吸收燃煤锅炉烟道气中低浓度CO_2,并生成碳酸氢铵晶体。在实验中,通过改变反应器的结构参数,研究结构参数与二氧化碳脱除率之间的关系,找出最佳的参数。将实验值与理论计算值进行比较,存在一定程度的偏差,但实验结果与数学模型计算值变化趋势基本一致。


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