分層填料旋轉床流動特性及天然氣脫碳研究.pdf

1、旋轉填料床是一種新型的氣液接觸反應設備，高速旋轉的內部填料轉子產生的離心力場加強了氣液兩相混合、加快了氣液相界面的更新速度，從而極大強化了氣液間的傳質。旋轉填料床具有設備體積小、處理效率高、操作彈性大、能耗低、移動方便等優(yōu)點，在化工、環(huán)保及能源領域被廣泛應用研究。天然氣作為清潔、安全、高熱值的化石能源，其凈化工藝一般在塔設備中進行，但龐大的設備給凈化工藝帶來了一定的不便，旋轉填料床的諸多優(yōu)點使其在天然氣凈化方面更具潛力。本文設計并搭建了

2、一套旋轉填料床天然氣脫碳實驗裝置，并對設備的特性和各工藝參數對脫碳效果的影響進行了相關研究。
　　通過采用空氣-水介質對分層填料旋轉床的氣相壓降進行了測試。實驗主要研究了轉速、氣體流量、液體流量及不同填料結構形式對旋轉填料床干、濕床壓降的影響。研究結果表明，干、濕床壓降隨轉速和氣體流量的增加而增大，液體流量對濕床壓降的影響較??；3個實驗因素中，對濕床壓降影響程度由大到小依次為：氣體流量、轉速和液體流量。通過建立二維模型對分層填料旋

3、轉床內部的流動特性進行了數值模擬，氣相壓降模擬值與實驗值具有較好的吻合性。同時又通過自建多孔填料幾何模型對分層填料旋轉床內液相流場進行了模擬研究，考察了轉速和進液速度對液體分布、剪切細化效果的影響。模擬結果表明，在高轉速下液體具有更好的剪切細化效果和更均勻的分布。
　　采用靜態(tài)法測試了乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺溶液對CO2的吸收特性，為分層填料旋轉床天然氣脫碳吸收溶劑選擇起一定參考。實驗考察了醇胺物質的量濃度、溫度和反應系

4、統(tǒng)初始壓力對CO2吸收容量和吸收速率的影響。研究結果表明，在3種吸收溶劑中，N-甲基二乙醇胺對CO2的吸收容量最大，乙醇胺對CO2的吸收速率最快。
　　旋轉填料床的高速旋轉使液體停留時間較短，故具有更快吸收速率的乙醇胺更適合旋轉填料床脫碳工藝。采用乙醇胺作為吸收溶劑在分層填料旋轉床中進行天然氣脫碳實驗研究，實驗考察了轉速、氣液比、吸收液溫度、吸收液濃度對CO2脫除率和氣相體積傳質的影響。實驗結果表明，CO2脫除率和氣相體積傳質系數