过程工程学报 ›› 2024, Vol. 24 ›› Issue (10): 1149-1157.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.224110
禹言芳1, 于恒磊1, 孟辉波2*, 张埔瑜1
Yanfang YU1, Henglei YU1, Huibo MENG2*, Puyu ZHANG1
摘要: 碳达峰和碳中和的“双碳”目标一直备受关注,目前二氧化碳排放过多导致的全球变暖问题十分严重。为了缓解全球生态问题,需要对CO2捕集技术进行研究与开发。为丰富静态混合器在CO2吸收领域的应用,将Kenics型静态混合器(KSM)作为强化反应设备。基于氢氧化钠溶液与二氧化碳(NaOH-CO2)体系,对KSM和空管两种结构下不同采样位置及气液流率的CO2吸收效率进行分析对比。使用自动电位滴定法对CO2吸收效率进行测量。结果表明,在气相流率(QG)为6 L/min,液相流率(QL)为17 L/min,采用KSM的CO2最大吸收效率比空管结构提高了72.3%。一定QG下,空管结构的CO2的吸收效率随QL增加而下降,而管道内装有KSM元件时,CO2的吸收效率随QL增大而上升。对KSM结构的体积能量耗散率(ε)进行分析,管道装备KSM元件时,CO2吸收效率达90%以上,最小ε=4.85 m2/s3。在管道Z1到Z2段,当QG=6 L/min时,气液混合总流率(QT)从20 L/min增至22 L/min,ε增大了14.7%。当QL=14 L/min时,QT从20 L/min增至22 L/min,ε增大了7.83%。ε受QL影响大于QG,在管道Z1到Z2段,系统能量消耗及反应较为剧烈。达西摩擦系数(f)随液相表观流速(UL)和气相表观流速(UG)增加均出现下降趋势。基于实验数据拟合得到UG, UL和f之间的经验关联式,R2=0.999,关联式偏差为-0.88%~0.82%。