项目名称: 离子液体体系碳捕集过程两相流流动与传质规律研究

项目编号: No.51306194

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 高巨宝

作者单位: 中国科学院过程工程研究所

项目金额: 25万元

中文摘要: 离子液体体系捕集CO2具有许多优于醇胺法的特点,已显示出良好的工业应用前景,但捕集CO2过程的两相流动和传质等化工基础研究不足。本项目以物理吸收离子液体以及化学吸收功能化离子液体/有机胺复配体系为吸收介质,首先在夹套式鼓泡反应器、填料吸收塔、反应釜和湿壁塔等实验装置上,采用多种原位分析技术,获得气泡行为、气含率、持液量和有效传质面积等的动态规律,以及体积传质系数、表界面传质通量和循环吸收性能等过程传质规律,揭示功能化离子液体在复配吸收剂碳捕集过程中的节能调控规律。其次将实验结果与数值模拟相结合,采用双流体模型与群平衡模型相耦合,引入新的曳力系数表达式,模拟反应器内的气泡行为和两相运动规律;将表达离子液体介质的静电和缔合作用的电离平衡和反应动力学嵌入已有模型中,提出适用于离子液体体系吸收CO2过程的气液传质模型。最终解决现有模型在预测离子液体体系碳捕集过程中流动和传质准确度和适用范围问题。

中文关键词: 离子液体;有机胺;碳捕集;传质;模拟

英文摘要: Although CO2 capture from flue gas with ionic liquids has been regarded as an effective and promising method, the mass transfer and two phase flow properties of CO2 absorption in these solvents have not been researched.The two phase flow dynamic and mass transfer character in the process of CO2 capture by room temperature ionic liquids (such as BmimBF4) and task specific ionic liquids blend with amine will be studied in this work. First, a cylindrical bubble column and a packed column were built for two phase flow dynamic and mass transfer test, and distribution of bubble size、 bubble rising velocity 、gas hold-up、liquid hold-up and effective interfacial area were determined using various situ analysis technologies. A reaction kettle and a wetted wall column will be modified to test mass transfer coefficient,including overall volumic mass transfer coefficient、liquid-side mass transfer coefficient and gas-liquid interficial flux. Second, the bubble performance and motion law in reactor will be simulated using the Euler-Euler method and population balance model(PBM) coupled numerical model,and a new drag force coefficient is added to the momentum equation to show a new model.Considering the ionization equilibrium of ionic liquids association and electrostatic and reaction dynamic, the gas-liquid two phase mass tra

英文关键词: ionic liquid;amine;CO2 capture;mass transfer;simulation

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