吸收劑碳捕集性能評價系統(tǒng)為實驗室自主設計,主要由吸收塔、解吸塔、流量控制單元、溫度控制單元、氣體分析單元、電能測量單元等組成,其中塔內均安裝15節(jié)高為100mm的CY-700陶瓷規(guī)整填料,材料參數由填料公司提供(見表1)。裝置中容器和管路的材質為316I不銹鋼,陶瓷十字環(huán)填料塔外壁均安裝保溫層來減少熱損失。該系統(tǒng)使用遠程PLC終端控制,能實時檢測工藝流程及參數。表2是主要的設備規(guī)格和操作條件。
為該評價裝置的工藝流程示意圖。N和COz混合氣模擬經過脫硫、脫硝后的電廠煙道氣,流量由質量流量計控制(Nz:0-10L/min,COz0-5I丫min,在緩沖罐混合后經CO2紅外分析儀(UXH-3011N,量程0-2000,測定濃度,加熱到一定溫度后進人吸收塔底部。原料儲罐的吸收劑由變頻泵控制一定液體流量,經預熱器后進人吸收塔頂部。塔內上升的混合氣與潤濕填料的吸收劑逆流接觸傳質,大部分cot由氣相轉移到液相中。離開塔頂的尾氣經深冷和氣液分離器后,采用cot分析儀(量程0一2000)檢測濃度,測量流量后排出系統(tǒng)。吸收coz后的富液由塔底經泵控制排出,預熱到一定溫度后進人解吸塔頂部。再生塔塔釜采用電加熱的方式提供熱量,電能消耗由智能電力監(jiān)控表(SMT08E-M3,精度:0.001kW"h,計量,富液在塔內高溫再生釋放出COzo再生后的溶液經冷凝器降溫后泵人吸收劑儲罐,塔頂氣相經冷凝冷卻后,冷凝液回流至塔內,氣體經深冷后由Lz分析儀(量程0-1000o)測定Lz濃度和流量后排出系統(tǒng)。圖2流程圖中標記了主要的液體取樣點(A關S關)和系統(tǒng)測溫點(T關)。
在逆流接觸的陶瓷十字環(huán)填料塔中任意橫截面取dL的微元高度,采用氣相濃度差為推動力的總傳質速率方程,由物料平衡關系式轉換后可得:混合氣中惰性氣體(N)的摩爾分數基本維持在80%以上,假設在吸收過程中總流量沿塔高的變化很小,且吸收劑含量充足,可認為總體積傳質系數(K;u)不發(fā)生顯著變化。MEA吸收COz為快速反應,根據該體系的氣液平衡文獻數據,沿塔液相主體相平衡的氣相COz濃度(體積分數,下同)y與氣相主體濃度,相比可近似忽略,積分整理后得到式中:G,是惰性氣體流量,kmol/(mz·h>;K是氣相總傳質系數,kmol/(mz·h"kPa>;P是系統(tǒng)壓力,kPa;u是有效氣液界面面積,m2/ms;Y是與液相平衡的氣相摩爾分數;L是陶瓷十字環(huán)填料塔有效高度,m。再生能耗(Q)定義為在一定再生條件下富液釋放出單位質量COz所需的熱量,單位為MJ/kg。實驗中根據系統(tǒng)在一段穩(wěn)定運行時間內的解吸塔釜耗電總量W(kW"h>與COz解吸總質量m(kg)的比值作為計算標準,其中電熱轉換系數按100%計算。http:///
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