Die Studie konzentriert sich auf den Prozess der Absorption von Kohlendioxid durch eine Ethanolaminlösung in einem industriellen Sprühturm. Ein numerisches Strömungsmechanik-Modell (CFD), das auf der Euler-Lagrange-Methode basiert, wurde zur Kopplung von chemischer Reaktion, Wärme- und Stoffübertragung zwischen den Gas- und Flüssigphasen im Sprühturm entwickelt. Die Zuverlässigkeit des CFD-Modells wurde durch den Vergleich der Simulationsergebnisse mit den experimentellen Daten zur Absorption von CO_2 durch die Ethanolaminlösung bestätigt. Auf dieser Basis wurden die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten des Wärme- und Stoffaustauschs, chemischen Reaktionen und der Einfluss der chemischen Zusammensetzung des Lösungsmittels, der Gas-Flüssig-Strömungseigenschaften und des Betriebsdrucks auf die CO_2-Entfernungseffizienz im Sprühturm analysiert. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass mit zunehmender Turmhöhe die molare Fraktion von CO_2 in den Gasen abnimmt, während die Gaste mperatur und der Wasserdampfgehalt zunächst ansteigen und dann abnehmen. Wenn die CO_2-Belastung im armen Lösungsmittel von 0,1 auf 0,4 erhöht wird, sinkt die maximale Temperatur im Turm von 70 °C auf 54 °C, und bei einer Belastung von mehr als 0,25 verringert sich die CO_2-Entfernungeffizienz im Sprühturm deutlich. Eine scheinbare Gasgeschwindigkeit von mehr als 2,5 m/s führt zu einer signifikanten Verkürzung der Verweilzeit des Gases im Turm und einer Abnahme des Stoffübergangskoeffizienten auf der Flüssigseite, wodurch die Wirkung der Vergrößerung der Übertragungsfläche auf die CO_2-Absorptionseffizienz abgeschwächt wird. Darüber hinaus führt eine Verringerung des Betriebsdrucks vom Sprühturm von 101 kPa auf 70 kPa zu einem Rückgang der CO_2-Entfernungseffizienz um etwa 15,9 Prozentpunkte.

Kohlekraftwerke; Kohlenstoffabscheidung; Gas-Flüssig-Strömung; Chemische Absorption; Numerische Simulation