Simulación del proceso de transferencia de masa para la captura de carbono con amoníaco en una columna de absorción bifásica gas-líquido de doble contacto

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摘要

【Objetivo】 Investigar el rendimiento de la transferencia de masa en una columna de absorción bifásica gas-líquido de doble contacto reforzada con amoníaco para la captura de carbono. 【Método】 Basado en el marco CFD Euler-Lagrange, se realizó un desarrollo secundario en Fluent combinando la teoría de doble membrana para construir un modelo de transferencia de masa para la captura de carbono con amoníaco. 【Resultados】 La carga de CO2 en las gotas de líquido a lo largo de la altura de la torre presenta una distribución de un solo pico, baja en la pared y alta en el centro; con la disminución de la relación líquido-gas, el flujo neto de CO2 y la carga aumentan. Existe una desviación significativa en la entrada del gas de combustión que disminuye con la reducción de la relación líquido-gas; la distribución desigual de las gotas conduce a una absorción y un campo de concentración de CO2 no uniformes; cuando la relación líquido-gas disminuye de 0.40 m3/m3 a 0.17 m3/m3, la tasa de captura de CO2 disminuye del 89.19% al 77.29%, una reducción del 13.34%, y la fracción molar de CO2 a la salida aumenta del 1.45% al 3.00%. El coeficiente general de transferencia de masa de la fase gaseosa KG es mayor en menos de 3/4 de la altura de la cama; se forma una zona de bajo KG en forma de banda debajo del tubo madre de la boquilla; con la reducción de la relación líquido-gas, la zona de alto KG se reduce en general, y la zona de bajo KG en forma de banda causada por la obstrucción del tubo madre de la boquilla tiene una forma parabólica hacia arriba. En cuanto al campo de flujo, dentro de la cama se forman dos zonas de alta velocidad y vórtices debido al efecto de entrada y Venturi; la velocidad de la fase gaseosa presenta una distribución bimodal a lo largo de la altura de la cama, con fluctuaciones simétricas de tres segmentos a lo largo de la dirección X y una distribución no monótona a lo largo de la dirección Y; la reducción de la relación líquido-gas agrava las perturbaciones locales y el aumento de la velocidad del flujo. 【Conclusión】 La columna de absorción bifásica gas-líquido de doble contacto para la captura de carbono con amoníaco tiene un buen rendimiento de transferencia de masa, y la relación líquido-gas tiene un efecto regulador significativo sobre el comportamiento del flujo y la transferencia de masa. Los resultados del estudio pueden proporcionar una base teórica para la optimización de equipos de captura de carbono.

关键词

columna de absorción bifásica gas-líquido de doble contacto; captura de dióxido de carbono; amoníaco; características de flujo; proceso de transferencia de masa

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