Simulation du processus de transfert de masse pour la capture du carbone par la méthode à l'ammoniac dans une colonne d'absorption gaz-liquide à double contact

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摘要

【Objectif】 Étudier les performances de transfert de masse dans une colonne d'absorption gaz-liquide à double contact renforcée pour la capture du carbone par la méthode à l'ammoniac. 【Méthode】 Basé sur le cadre Euler-Lagrange CFD, un développement secondaire de Fluent a été réalisé en combinant la théorie de la double membrane pour construire un modèle de transfert de masse pour la capture du carbone par la méthode à l'ammoniac. 【Résultats】 La charge en CO2 des gouttelettes liquides présente une distribution en pic unique le long de la hauteur de la tour, basse près des parois et élevée au centre, et avec la diminution du rapport liquide-gaz, le flux net de CO2 augmente ainsi que la charge. Une dérive de flux significative existe à l'entrée du gaz de fumée, qui diminue avec la réduction du rapport liquide-gaz ; la distribution inégale des gouttelettes entraîne une absorption irrégulière du CO2 et une distribution inégale du champ de concentration ; lorsque le rapport liquide-gaz diminue de 0,40 m3/m3 à 0,17 m3/m3, le taux de capture du CO2 diminue de 89,19 % à 77,29 %, soit une réduction de 13,34 %, tandis que la fraction molaire de CO2 à la sortie augmente de 1,45 % à 3,00 %. Le coefficient global de transfert de masse dans la phase gazeuse KG est plus élevé en dessous des trois quarts de la hauteur de la tour ; une zone à faible KG en bande se forme sous le tuyau mère de la buse ; avec la diminution du rapport liquide-gaz, la zone de KG élevée diminue globalement, tandis que la zone à faible KG en bande due à l'obstruction du tuyau mère de la buse suit une forme parabolique vers le haut. En termes de champ d'écoulement, deux zones à haute vitesse et des tourbillons se forment dans la colonne en raison de l'entrée et de l'effet Venturi, la vitesse du gaz présente une distribution à double pic le long de la hauteur de la tour, une oscillation symétrique en trois segments le long de la direction X, et une distribution non monotone le long de la direction Y ; la réduction du rapport liquide-gaz aggrave les perturbations locales et l'augmentation de la vitesse d'écoulement. 【Conclusion】 La colonne d'absorption gaz-liquide à double contact pour la capture du carbone par la méthode à l'ammoniac présente de bonnes performances de transfert de masse, le rapport liquide-gaz a un effet régulateur significatif sur le comportement de l'écoulement et du transfert de masse, et les résultats peuvent fournir une base théorique pour l'optimisation des équipements de capture du carbone.

关键词

colonne d'absorption gaz-liquide à double contact; capture du dioxyde de carbone; méthode à l'ammoniac; caractéristiques d'écoulement; processus de transfert de masse

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