中空纖維膜接觸器捕獲分離二氧化碳的研究.pdf

1、二氧化碳是排放量最大的溫室氣體，對(duì)地球溫度的升高具有不可推卸的責(zé)任，所以捕獲分離二氧化碳具有重要意義。盡管從煙氣中選擇性地脫除二氧化碳的方法有很多，然而目前已經(jīng)工業(yè)化的氣體吸收裝置基本上就是采用傳統(tǒng)的氣體吸收塔，由于吸收塔設(shè)備體積大、投資多、操作條件受限制，吸收效率非常低，從而阻礙了其進(jìn)一步大規(guī)模的應(yīng)用。中空纖維膜接觸器是近年來(lái)研制的一種膜分離與氣體吸收相結(jié)合的氣體吸收分離設(shè)備，它既具有膜分離法的設(shè)備緊湊的特點(diǎn)，又具有氣體吸收法的高選擇

2、性的特點(diǎn)，非常適合二氧化碳的吸收分離。
　　本文設(shè)計(jì)了改進(jìn)型聚丙烯中空纖維膜接觸器，構(gòu)建了從實(shí)際煙氣和模擬煙氣（CO2、N2、O2混合氣）中脫除CO2的實(shí)驗(yàn)裝置，采用甲基二乙醇胺(MDEA)、二乙醇胺(DEA)、乙醇胺(MEA)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、氨基乙酸鉀(PG)、哌嗪(PZ)七種吸收劑以及它們之間不同配比的吸收溶液，以進(jìn)氣流量、進(jìn)液流量、吸收液濃度等為變量進(jìn)行了CO2的吸收分離實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)進(jìn)出口氣

3、體中CO2的含量檢測(cè)，全面分析了影響吸收效果的主要因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:吸收液濃度和流量提高時(shí)CO2的脫除率會(huì)升高，但是當(dāng)煙氣流速和CO2含量增加時(shí)，CO2的脫除率呈下降趨勢(shì);而且在所有操作條件相同的情況下，用自行設(shè)計(jì)的膜接觸器要比普通型膜接觸器對(duì)CO2的脫除率要高5％;通過(guò)對(duì)含不同濃度SO2煙氣的實(shí)驗(yàn)研究表明，經(jīng)過(guò)脫硫處理以后煙氣中的SO2對(duì)吸收液的影響甚微。比較了七種不同吸收劑的吸收效果，發(fā)現(xiàn)在相同的條件下吸收效果依次為:TETA＞D

4、ETA＞PG＞PZ＞MEA＞DEA＞MDEA;通過(guò)吸收液的解吸以及連續(xù)循環(huán)吸收實(shí)驗(yàn)，七種吸收劑的解吸再生性能的次序?yàn)?MDEA＞DEA＞TETA＞DETA＞ PG＞PZ＞MEA，由于吸收性能和解吸性能的差異，導(dǎo)致了吸收液的吸收效果隨時(shí)間逐漸衰減。
　　將TETA、DETA、PG、PZ、MEA五種吸收液與MDEA進(jìn)行不同比例的混合，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以分析出，隨著MDEA比例的增加，解吸效果會(huì)越來(lái)越好，而對(duì)CO2的脫除率會(huì)逐漸降低。在PG

5、和MEA分別與MDEA進(jìn)行混合實(shí)驗(yàn)時(shí)，二者與MDEA的最佳比例均為3∶2，這時(shí)的吸收液具有較高的吸收率和較長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。而TETA、DETA和PZ與MDEA混合時(shí)，吸收效率都能達(dá)到99％。
　　實(shí)驗(yàn)分別對(duì)管程、殼程和膜的傳質(zhì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并且對(duì)影響總傳質(zhì)系數(shù)的諸多因素進(jìn)行了分析。并將總傳質(zhì)系數(shù)的模擬值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，結(jié)果趨于相同。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)吸收液濃度、流速提高或氣體流速、氣體中CO2含量提高時(shí)，總傳質(zhì)系數(shù)都會(huì)隨之升高。