湍球塔吸收低浓度尾气N H3的传质系数研究.pdfVIP

学兔兔 王文辉等 湍球塔吸收低浓度尾气NH，的传质系数研究 43 湍球塔吸收低浓度尾气NH3的 传质系数研究 王文辉 豆瑞刚 夏素兰 张趁华 程远贵 四川大学化学工程学院 成都 610065 摘要 脱除尾气低浓度氨是氨法烟气碳减排不可缺少的环节。采用湍球塔(TCA)进行实验研究，测定总 体积传质系数 (K a)，考查化学吸收和流化数等因素的影响。结果表明：化学吸收比物理吸收K a增大63％。 随流化数增大成比例增大，但流化数不能过大，否则会因气体在塔内停留时间太短而降低脱除效率。 关键词 传质系数 湍球塔 低浓度NH， 尾气 化学吸收 燃烧化石能源导致大气层中CO：含量急剧增 = (P --Pl‘)= P(Y—Y‘) (1) 加，工业烟气碳减排任务越来越急迫。目前氨法 设湍球塔的单元静止床层高度为dZ，dz微元 脱碳被认为是一种捕集CO：的经济可行办法¨ ，但 段内传质速率为N ，填料提供的传质面积dF= 控制尾气氨含量的技术措施例如冷冻氨法等尚在 al~dZ，则通过传质面积dF的溶质A的传质量与在 研发之中口】，此外捕集封存cO 的CCS碳减排路 dZ段内溶质A由气相转入液相的量Vdy相等： 线尚有争议 J。本学院提出了 “低浓度烟气 CO： Ⅳ^aOdZ=Vdy (2) 直接矿化磷石膏联产硫基复肥”的循环利用路 线 】，该工艺以NH 为辅助原料促使磷石膏溶解， 将式 (1)带人式 (2)得： 钙离子与CO：矿化生成碳酸钙的同时硫酸根与氨结 aP(Y—Y’)』 =Vdy (3) 合生成硫酸铵，尾气不可避免也含微量氨 (2000 对上式在湍球塔静止床层高度方向上积分得： — 5000 ppm)。我国现行环保标准 控制工业尾气 排放氨含量小于20mg,／m ，欧美标准 则更严格， z=南 ㈩ 要求小于10ppm。而烟气碳减排的工艺特点之一是 气体流量大、余压低，因此脱除烟气碳减排尾气 则： 微量氨的技术不仅要高效而且要低阻。根据气液 吸收的双膜理论，在吸收液氨浓度很低或溶液中 K。： — 二__ — ln (5)J 有强酸性离子的条件下，气相微量氨的吸收应是 Y‘=mat (6) 气膜控制过程。通过提高液体比表面积和气液界 面湍动的途径可以有效强化过程同时避免增加气 可根据下式计算相平衡常数m： 体流动阻力，为此本文利用湍球塔具有这两方面 ncm m ： m L(7) 性质的优势，设计了易于操作的湍球塔脱除尾气 微量氨的实验装置，验证