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1、658化工機(jī)械2013年變壓吸附應(yīng)用于糖廠鍋爐煙道氣G02提純的研究+黃世釗”1陳紅華1袁榮華1周錫文2李小良1羅孝豐1(1．廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院；2．廣西來賓永鑫糖業(yè)有限公司)摘要對(duì)變壓吸附系統(tǒng)將糖廠鍋爐Hilt氣低濃度C0：提純并應(yīng)用于亞硫酸法澄清工藝進(jìn)行闡述和分析。把系統(tǒng)濃縮的CO：送至蔗糖澄清工段進(jìn)行飽充，可減少糖漿澄清的硫、磷用量，降低糖品雜質(zhì)含量、提高糖品質(zhì)量，減輕環(huán)境污染。關(guān)鍵詞鍋爐變壓吸附煙道氣CO：提純中圖分類號(hào)TQ054文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0254-6094(2013)05-0658-04占我國(guó)
2、蔗糖產(chǎn)量2／3的廣西糖廠每年通過鍋爐煙道向大氣排放約1145萬(wàn)tCO：?，落實(shí)處理糖廠鍋爐煙道氣有積極的現(xiàn)實(shí)意義。目前工業(yè)上分離回收CO：的方法主要有吸收分離法、吸附分離法、膜分離法、低溫蒸餾法及催化燃燒法等。其中變壓吸附具有穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、能耗低及無(wú)腐蝕污染等優(yōu)點(diǎn)舊1。筆者主要對(duì)變壓吸附法首次實(shí)際應(yīng)用于甘蔗糖廠鍋爐煙道氣的分離回收進(jìn)行分析研究。1變壓吸附系統(tǒng)變壓吸附系統(tǒng)是干法工藝控制系統(tǒng)，最早應(yīng)用此技術(shù)申請(qǐng)專利的是1958年的Ska加om，與此同時(shí)GuefindeMontgareuil
3、和Domine也在法國(guó)申請(qǐng)了專利口】。其基本原理是吸附劑對(duì)混合氣體有不同的吸附量、吸附速度和吸附推動(dòng)力，以壓力為熱力學(xué)參量，加壓時(shí)氣體組分吸附，減壓時(shí)被吸附組分解吸，并完成吸附劑再生。組態(tài)軟件顯示的首次應(yīng)用于糖廠的變壓吸附系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。此系統(tǒng)采用8個(gè)吸附塔、3個(gè)同時(shí)吸附的脫碳裝置。吸附塔在一次吸附循環(huán)中工作步驟如下(以A塔舉例)：吸附(A)_一均降(E1D)一二均降(E2D)_+三均降(E3D)_+逆放(BD)_+抽真空!蘭蘭!竺!!!竺：曼!!!!蘭!竺!竺苧：!蘭!!H4lt8t毫●■塑黧塑塑型嚏一一
4、叫靜一鳥一"It·■．．■叭‘■‘‘l至口■囝匭—E函重■E西日■蠶田——圖1變壓吸附系統(tǒng)工藝流程(V)-+三均升(E3R)葉二均升(E2R)-+一均升(E1R)一終升(FR)，緊接著進(jìn)行下一循環(huán)過程。其余7個(gè)塔的工作步驟與A塔相同，只是按一定的時(shí)序相互錯(cuò)開。系統(tǒng)的主要設(shè)備見表l。表1變壓吸附系統(tǒng)設(shè)備+廣西科技成果推廣與產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目(桂科產(chǎn)1099051)。料黃世釗，男，1963年8月生，副教授。廣西省南寧市，530004。利用組態(tài)軟件將系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)形象地表達(dá)出第40卷第5期化工機(jī)械659來，可以通過電腦觀察到設(shè)
5、備現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)運(yùn)行情況，動(dòng)畫顯示使其可視化?，F(xiàn)行的組態(tài)軟件操作簡(jiǎn)單、易學(xué)且編程簡(jiǎn)單、參數(shù)輸入與修改靈活、具有多次或重復(fù)運(yùn)行的控制能力、能直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線，這些交互能力使其在自動(dòng)控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中可以發(fā)揮很好的作用。組態(tài)軟件能演示實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)程控閥的動(dòng)作、試驗(yàn)參數(shù)趨勢(shì)圖的繪制、關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)節(jié)及報(bào)警等。圖2為參數(shù)設(shè)定界面。系統(tǒng)參數(shù)確定I．．．．．．．一——．．．．．．．．．．——．——．一一．，一一，．，—一．，，．—一—，一——～8．3—3-v循環(huán)時(shí)何當(dāng)前步剩余時(shí)問：一均降時(shí)闡a00s11{s二均辟時(shí)鴦
6、麗～KVl05壓力連鎖設(shè)定三均陣酵l霹r石了事0．00IMPa圖2參數(shù)設(shè)定界面2系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型2．1吸附塔內(nèi)動(dòng)量與質(zhì)量傳質(zhì)方程吸附氣的分離過程是在裝有多孔吸附劑顆?；蛐∏虻墓潭ù参狡髦羞M(jìn)行的。為了弄清楚吸附器的動(dòng)力學(xué)原理，需要建立數(shù)學(xué)模型來控制和預(yù)測(cè)分離結(jié)果。假設(shè)吸附器內(nèi)的氣流流動(dòng)為活塞流，氣體的徑向濃度一致，忽略軸向和徑向擴(kuò)散項(xiàng)，計(jì)算氣流穿過吸附器床層的阻力差，由歐根(Ergun)方程得¨州：ap1．5×10—3(1一占i)21．75×10—5Mps(1一占I)2蓋一—面麗譬—掣s一——瓦石卜‰(1)式中M——分
7、子量，ks／kmol；P——壓力，Pa；rD——顆粒半徑，m；移?！碛^氣速，m／s；?！S向坐標(biāo)，m；占；——顆粒孔隙率；西——顆粒形體系數(shù)；弘——粘度，mPa·s；p?！?dú)怏w密度，kg／m3。總的質(zhì)量守恒方程為：掣饑軍等=o(2)—j-十以÷百刈¨’式中t——時(shí)間，s；p-一堆積密度，kg／m3；nr吸附量，kmol／kg。氣體中任一組分的物料衡算計(jì)算方程如下㈨1：一s乜警一占忍÷軎(r魯)+墮爭(zhēng)+占。iOcl。=o(3)式中c。——?dú)怏w濃度，kmol／m3oE：；——軸向擴(kuò)散系數(shù)，m2／s；E?！獜较?/p>
8、擴(kuò)散系數(shù)，m2／s；_『i——傳質(zhì)速率，kmoV(m3·s)；r——固定床半徑，m；艿。——床層孔隙率與顆?？紫堵实暮?。2．2吸附動(dòng)力學(xué)的假設(shè)假設(shè)沒有徑向和軸向擴(kuò)散，氣相和固相間只有對(duì)流傳質(zhì)，傳質(zhì)阻力用線性推動(dòng)力(LDF)模型表述，用一個(gè)總的傳質(zhì)系數(shù)(MTC)來表示阻力項(xiàng)，傳遞過程沒有累積，傳遞速率等于吸附速率。其方程表達(dá)為¨“]：j=一MTCc,p,(m?
