试析吸附剂颗粒增强气体吸收过程的机理研究

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1、天津大学硕士学位论文吸附剂颗粒增强气体吸收过程的机理研究姓名：沈树华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：马友光20061201中文摘要提高气液两相传质效率是化工过程强化的一个重要内容，本文就分散相颗粒对气液传质的增强机理进行了研究。在恒温搅拌釜内，对C02在分散相颗粒与水形成的浆料体系中的吸收进行了实验研究。在起始压力101325．162120pa，温度290．15K．308．15K，转速l_4s‘1下，考察了固体颗粒含率、转速、超声与未超声、实验温度及起始压力对吸收速率的影响。实验结果表明：活性炭颗粒对C02的

2、吸收具有明显的增强作用并且呈现一定的规律性，即在其含量为O．1kg．m．3下，增强因子随活性炭颗粒含量的增加由起始段的显著增加至趋于恒定；在颗粒含量一定的条件下，增强因子随转速的增大而减小；经过超声后的体系较未超声时增强；增强因子随温度的变化影响不大；增强因子随起始压力的增大显著增大；其它颗粒对C02的吸收均表现为降低作用。考虑到发生在近界面连续相内的传质，根据经典传输机理和表面更新理论，通过对传质区进行区域划分，从一维角度建立了非稳态非均相传质的二区模型。借助Laplacedomain变换(S=P)，得到了增强因子的

3、解析式，分析讨论了相关参数对增强因子的影响，可用于实际增强因子的预测。由于经典机理具有一定的局限性，本文从界面非平衡理论出发，提出了新。的机理，在此基础上，根据基本传质方程导出了添加及未添加颗粒时气液界面的传质速率，得到了增强因子的理论预测模型。针对不同转速范围，采用不同的传质理论，得到了相应增强因子的具体表达式。针对添加分散颗粒引起的增强作用，提出了两种不同的控制机制：表面．吸附控制机制及表面．更新控制机制。上述两个独立模型中，一维非稳态非均相模型能很好的解释低颗粒含量、低转速下，颗粒含量及转速与增强因子的关系，而界

4、面非平衡模型不仅能很好的解释低颗粒含量、低转速下的实验现象，而且能很好的解释高颗粒含量、高转速下的转速与增强因子的关系。两个模型均可得出增强因子的解析表达式，并且对低转速下的实验数据均能很好的吻合。关键词：气液传质，分散颗粒，增强因子，机理，模型ABSTRACTTheenhancementofgas—liquidmasstransferisofcentralimportanceintheintensificationofchemicalengineeringprocess．Inthispaper,theenhancem

5、entmechanismofgas-liquidmasstransferwiththedispersedparticleswasstudied．Theexperimentalinvestigationsofcarbondioxideabsorptionintheslurriescontainingactivatedcarbonandwaterhadbeencarriedoutinthethermostaticreactor．Theinfluenceofparticleconcentration，stirrerspeed

6、s，ultrasonicdispersion,temperatureandinitialpressureonerdaancementfactorundertheconditionoftheinitialpressurerangefrom101325pato162120pa，temperaturevariedbetween290．15Kand308．15Kandstirrerspeedsfrom1to4roundspersecondhadbeeninvestigatedexperimentally．Theresultss

7、howedthattheactivatedcarbonhadanobviousenhancementoncarbondioxideabsorptioninaqueousphaseanditseffectsdisplayedcertainregulationthattheenhancementfactornotablyincreasedduringbeginningperiodandconsequentlyslowlyraisedtoleveloffandgraduallyreachedaconstantvaluewit

8、hanincreaseofthesolidloadingwithintherangeofZerOtoonekilogrampercubicmeters．Theenhancementfactorreducedwithincreasingofthestirrerspeeds．Thesystemunderultrasonicdisper