·1104 北京科技大学学报 第36卷 表4实验结果 液吸收CO2转化率)的影响大小顺序为D>B> Table 4 Results of the experiments C>A>B×D>A×D>A×C>A×B,影响因素及 实验号转化率，n/% Kca/(10-5 kmol-m-3.s-1.kPa-1) 其交互作用对DEA溶液吸收CO2气相总体积传质 58.98 4.29 系数Kca。的影响大小顺序为D>C>A>B>B× 92.83 5.37 D>A×D>C×D.交互作用B×C和C×D对DEA 3 93.99 3.63 溶液吸收CO2转化率η的影响不大，实验数据处理 4 64.62 3.84 时作为误差项处理；交互作用A×B、A×C和B×C 5 92.78 4.01 对DEA溶液吸收CO2气相总体积传质系数Kca.的 6 73.38 5.96 影响不大，实验数据处理时也作为误差项处理 7 69.64 3.06 因素及其交互作用对转化率？及气相总体积 8 49.44 3.97 传质系数Kca.的影响不一致，说明因素对转化率) 9 74.07 4.98 与Kca.的影响不是线性对应关系.各因素对转化 10 91.95 5.31 率7及Kea。的影响如图2~图5所示.由图可见， 11 96.01 3.72 随进气流率的升高，DEA吸收CO2的转化率η逐渐 12 90.79 6.98 降低，而Kca.逐渐升高.原因可能是：对于Kca。,在 13 93.72 4.06 本实验条件下，吸收过程气相传质阻力占总传质阻 14 71.05 5.73 力比例较高，提高进气流率可有效减小气相传质阻 15 94.35 6.15 力，从而降低传质总阻力，Ka。得以不断升高：对于 16 46.24 3.66 转化率η，随着进气流率的提高，C02在填料塔中停 17 74.31 5.00 留时间越来越短，导致CO2与DEA的反应时间不断 18 98.88 5.02 减小，最终转化率不断减小.随进口气体中C02体 19 93.12 3.59 积分数的增加，转化率刀和Kca。均不断降低.分析 20 91.37 7.03 认为：对于Kca.,从反应动力学角度，虽然增加C02 21 91.95 5.31 体积分数可提高反应的传质推动力，会有更多的 22 61.21 4.80 C02向液相扩散，导致C0,吸收量有一定增加，但 23 72.49 4.41 更大比例的CO,由于接触面积以及停留时间的限 24 97.89 4.30 制而未发生反应，即单位压差推动力对应的传质通 3 58.40 3.65 量降低，所以Kca。不断降低；对于转化率n,前已述 26 90.64 4.41 吸收过程C02吸收量有一定增加，但由式(8)，转化 27 65.41 5.63 率不仅与吸收量(VAin Cin-VAut Cou）有关，还与反应 表5实验结果的极差分析 Table 5 Range analysis of the experimental results 序号 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 AxB AxC AxD 因素 B AxB C AxC D AxD BxC BxD CxD CxD Bx D BxC 74.4189.0077.42 79.9370.8881.3176.65 80.4567.5477.0379.8681.37 78.47 84.1480.16 80.44 80.7481.21 80.2581.31 82.01 79.480.14 80.01 82.39 80.63 80.2869.6780.9778.1686.7477.28 80.8776.3791.8581.6778.9675.07 79.73 R 9.73 19.33 3.542.57 15.874.02 4.665.6424.31 4.641.05 7.32 2.16 4.355.034.504.774.035.024.544.785.344.494.784.924.59 5.07 4.81 4.83 4.82 4.85 4.62 4.84 4.94 4.89 4.764.77 5.00 4.90 Kcae 4.79 4.37 4.88 4.61 5.33 4.56 4.83 449 3.98 4.96 4.67 4.29 4.72 R 0.72 0.65 0.38 0.21 1.30 0.45 0.29 0.44 1.36 0.470.11 0.71 0.30北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 表 4 实验结果 Table 4 Ｒesults of the experiments 实验号 转化率，η /% KG ae /( 10 － 5 kmol·m － 3·s － 1·kPa － 1 ) 1 58. 98 4. 29 2 92. 83 5. 37 3 93. 99 3. 63 4 64. 62 3. 84 5 92. 78 4. 01 6 73. 38 5. 96 7 69. 64 3. 06 8 49. 44 3. 97 9 74. 07 4. 98 10 91. 95 5. 31 11 96. 01 3. 72 12 90. 79 6. 98 13 93. 72 4. 06 14 71. 05 5. 73 15 94. 35 6. 15 16 46. 24 3. 66 17 74. 31 5. 00 18 98. 88 5. 02 19 93. 12 3. 59 20 91. 37 7. 03 21 91. 95 5. 31 22 61. 21 4. 80 23 72. 49 4. 41 24 97. 89 4. 30 25 58. 40 3. 65 26 90. 64 4. 41 27 65. 41 5. 63 液吸收 CO2 转化率 η 的影响大小顺序为 D ＞ B ＞ C ＞ A ＞ B × D ＞ A × D ＞ A × C ＞ A × B，影响因素及 其交互作用对 DEA 溶液吸收 CO2 气相总体积传质 系数 KGae 的影响大小顺序为 D ＞ C ＞ A ＞ B ＞ B × D ＞ A × D ＞ C × D． 交互作用 B × C 和 C × D 对 DEA 溶液吸收 CO2 转化率 η 的影响不大，实验数据处理 时作为误差项处理; 交互作用 A × B、A × C 和 B × C 对 DEA 溶液吸收 CO2 气相总体积传质系数 KGae 的 影响不大，实验数据处理时也作为误差项处理． 因素及其交互作用对转化率 η 及气相总体积 传质系数 KGae 的影响不一致，说明因素对转化率 η 与 KGae 的影响不是线性对应关系． 各因素对转化 率 η 及 KGae 的影响如图 2 ～ 图 5 所示． 由图可见， 随进气流率的升高，DEA 吸收 CO2 的转化率 η 逐渐 降低，而 KGae 逐渐升高． 原因可能是: 对于 KGae，在 本实验条件下，吸收过程气相传质阻力占总传质阻 力比例较高，提高进气流率可有效减小气相传质阻 力，从而降低传质总阻力，KGae 得以不断升高; 对于 转化率 η，随着进气流率的提高，CO2 在填料塔中停 留时间越来越短，导致 CO2 与 DEA 的反应时间不断 减小，最终转化率不断减小． 随进口气体中 CO2 体 积分数的增加，转化率 η 和 KGae 均不断降低． 分析 认为: 对于 KGae，从反应动力学角度，虽然增加 CO2 体积分数可提高反应的传质推动力，会有更多的 CO2 向液相扩散，导致 CO2 吸收量有一定增加，但 更大比例的 CO2 由于接触面积以及停留时间的限 制而未发生反应，即单位压差推动力对应的传质通 量降低，所以 KGae 不断降低; 对于转化率 η，前已述 吸收过程 CO2 吸收量有一定增加，但由式( 8) ，转化 率不仅与吸收量( VAin cin － VAoutcout ) 有关，还与反应 表 5 实验结果的极差分析 Table 5 Ｒange analysis of the experimental results 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 因素 A B A × B C × D A × B C A × C B × D A × C A × D B × C D A × D B × C B × D C × D η k1 74. 41 89. 00 77. 42 79. 93 70. 88 81. 31 76. 65 80. 45 67. 54 77. 03 79. 86 81. 37 78. 47 k2 84. 14 80. 16 80. 44 80. 74 81. 21 80. 25 81. 31 82. 01 79. 44 80. 14 80. 01 82. 39 80. 63 k3 80. 28 69. 67 80. 97 78. 16 86. 74 77. 28 80. 87 76. 37 91. 85 81. 67 78. 96 75. 07 79. 73 Ｒ 9. 73 19. 33 3. 54 2. 57 15. 87 4. 02 4. 66 5. 64 24. 31 4. 64 1. 05 7. 32 2. 16 KG ae k1 4. 35 5. 03 4. 50 4. 77 4. 03 5. 02 4. 54 4. 78 5. 34 4. 49 4. 78 4. 92 4. 59 k2 5. 07 4. 81 4. 83 4. 82 4. 85 4. 62 4. 84 4. 94 4. 89 4. 76 4. 77 5. 00 4. 90 k3 4. 79 4. 37 4. 88 4. 61 5. 33 4. 56 4. 83 4. 49 3. 98 4. 96 4. 67 4. 29 4. 72 Ｒ 0. 72 0. 65 0. 38 0. 21 1. 30 0. 45 0. 29 0. 44 1. 36 0. 47 0. 11 0. 71 0. 30 · 4011 ·