活性焦對SO2的吸附特性及固定床反應(yīng)器流場的數(shù)值研究.pdf

1、能源一直以來是人類賴以生存和發(fā)展的重要的物質(zhì)保障。在21世紀(jì)，隨著經(jīng)濟社會的迅猛發(fā)展，各國對能源的需求量也大大增加。中國煤炭資源豐富，每年的能源消費總量中煤炭的消費量占比超過了60％，而且在消耗的煤炭中又有80%以上是通過直接燃燒排放的，這種狀態(tài)近期不會發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于中國以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了大氣污染主要以二氧化硫污染為主。近年來，中國每年的二氧化硫排放總量接近2000萬噸，其中有70%的二氧化硫來自工業(yè)源排放，使得中國的環(huán)境污染問

2、題日益突出，霧霾天數(shù)居高不下。因此，對SO2排放的控制顯得尤為必要?；钚越垢煞摿蚣夹g(shù)具有脫硫效率高，脫硫成本低，可節(jié)省淡水資源，同時可以實現(xiàn)硫的資源化回收利用等眾多突出的優(yōu)點而的備受關(guān)注，應(yīng)用前景廣闊。因此對活性焦脫硫技術(shù)的研究就十分必要。
　　活性焦的脫硫效率受到孔隙結(jié)構(gòu)、表面官能團、金屬添加物、活化條件及工藝操作條件等諸多因素的影響，因此在設(shè)計活性焦固定床反應(yīng)器之前需要了解到活性焦的吸附平衡及吸附動力學(xué)，來確定反應(yīng)器的工藝操

3、作條件；同時為了確定風(fēng)機尺寸、功率和風(fēng)量大小，也需要研究固定床反應(yīng)器內(nèi)部的流場特性。
　　因此，本文基于根據(jù)文獻[50]中的實驗數(shù)據(jù)，分別利用吸附等溫線模型、內(nèi)擴散模型以及吸附動力學(xué)模型對活性焦的吸附平衡及吸附動力學(xué)進行研究分析，揭示了不同工藝參數(shù)對活性焦脫硫效果的影響規(guī)律。此外，利用數(shù)值仿真軟件模擬研究了活性焦固定床反應(yīng)器中的氣流流場分布特性，揭示了活性焦粒徑分布范圍、顆粒排列方式、顆粒粒徑大小以及填充床高度對固定床反應(yīng)器壓降特

4、性的影響規(guī)律。
　　研究表明：
　　（1）Langmuir吸附等溫線方程對實測值的線性相關(guān)性更好，可用該模型采用插值的方法來預(yù)測其他操作條件下活性焦吸附平衡的過程。同時本文提出了一個多元回歸方程用以描述活性焦硫容與各工藝操作條件之間的關(guān)系。通過對活性焦吸附動力學(xué)的分析，發(fā)現(xiàn)其傳質(zhì)過程符合符合準(zhǔn)一級吸附動力學(xué)模型。此外在不同的吸附階段由不同的吸附機理所主導(dǎo)。
　?。?）關(guān)于活性焦固定床反應(yīng)器流場特性的研究表明：①粒徑分布

5、范圍廣的固定床床層壓降大于粒徑分布范圍窄的顆粒床床層壓降，球形顆粒床的壓降最小。②固體顆粒四種排列方式的床層壓降大小依次為：散堆>α=30°>α=15°>順排，因此在實際工程中出于床層壓降與活性焦脫硫效率的考量，建議固定床內(nèi)活性焦應(yīng)采用規(guī)整裝填的排列方式；③三種顆粒粒徑下固定床床層壓降的大小為：7mm>9mm>11mm，顆粒過小會導(dǎo)致床層空隙率降低而使床層阻力增大，因此本文選用粒徑為11mm的活性焦顆粒；④六種不同的床層高度中，床層高度