Simulação do processo de transferência de massa na captura de carbono pelo método da amônia em coluna absorvedora bifásica gás-líquido de duplo contato

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摘要

【Objetivo】 Investigar o desempenho de transferência de massa em uma coluna absorvedora bifásica gás-líquido de duplo contato reforçada pelo método da amônia para captura de carbono. 【Método】 Baseando-se na estrutura Euler-Lagrange CFD, foi realizado um desenvolvimento secundário no Fluent combinando a teoria de dupla membrana para construir um modelo de transferência de massa para captura de carbono pelo método da amônia. 【Resultados】 A carga de CO2 nas gotas líquidas ao longo da altura da torre apresenta uma distribuição de pico único, baixa na parede e alta no centro; com a diminuição da relação líquido-gás, o fluxo líquido de CO2 e a carga aumentam. Existe um desvio significativo na entrada dos gases de combustão, que diminui com a redução da relação líquido-gás; a distribuição desigual das gotas leva à absorção e ao campo de concentração de CO2 irregulares; quando a relação líquido-gás diminui de 0,40 m3/m3 para 0,17 m3/m3, a taxa de captura de CO2 cai de 89,19% para 77,29%, uma redução de 13,34%, e a fração molar de CO2 na saída aumenta de 1,45% para 3,00%. O coeficiente total de transferência de massa da fase gasosa KG é maior abaixo de 3/4 da altura da cama; forma-se uma zona de baixo KG em faixa abaixo do tubo principal do bico; com a redução da relação líquido-gás, a zona de alto KG diminui globalmente, e a zona de baixo KG em faixa causada pelo bloqueio do tubo principal do bico tem forma parabólica ascendente. Em termos de campo de fluxo, dentro da cama formam-se duas zonas de alta velocidade e vórtices devido ao efeito de entrada e Venturi; a velocidade da fase gasosa apresenta distribuição de pico duplo ao longo da altura da cama, oscilações simétricas em três segmentos ao longo da direção X, e distribuição não monótona ao longo da direção Y; a redução da relação líquido-gás agrava as perturbações locais e o aumento da velocidade do fluxo. 【Conclusão】 A coluna absorvedora bifásica gás-líquido de duplo contato apresenta bom desempenho de transferência de massa na captura de carbono pelo método da amônia, e a relação líquido-gás tem um efeito regulador significativo no comportamento do fluxo e da transferência de massa. Os resultados do estudo podem fornecer uma base teórica para a otimização de equipamentos de captura de carbono.

关键词

coluna absorvedora bifásica gás-líquido de duplo contato; captura de dióxido de carbono; método da amônia; características do fluxo; processo de transferência de massa

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