聚丙烯中空纖維膜分離煙氣中CO2的試驗(yàn)研究.pdf

1、CO2是導(dǎo)致全球氣候變暖最主要的人為排放溫室氣體，而電廠煙氣排放在導(dǎo)致CO2排放量顯著增加的問(wèn)題上起到了舉足輕重的影響。當(dāng)今社會(huì)，緩解溫室效應(yīng)問(wèn)題在全球范圍內(nèi)都勢(shì)在必行，因此對(duì)煙氣脫碳的研究刻不容緩。脫除煙氣中CO2的方法有包括物理吸附、化學(xué)吸收、富氧燃燒、化學(xué)鏈燃燒、離子液體以及電化學(xué)法等等。在眾多方法中，本試驗(yàn)選取了膜吸收法，進(jìn)行深入試驗(yàn)研究。
　　吸收液與CO2的反應(yīng)機(jī)理各不相同，常用吸收液有醇胺溶液、甘氨酸鹽等。在醇胺溶液

2、吸收CO2的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，伯胺與仲胺的吸收速率比叔胺快，這由他們各自的分子結(jié)構(gòu)所決定的，叔胺的氮原子上沒(méi)有質(zhì)子，需要依靠CO2水解方能間接與之反應(yīng)。根據(jù)工藝流程分別組裝膜吸收與膜解吸試驗(yàn)平臺(tái)，在試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行一系列的比較試驗(yàn)。對(duì)于同種吸收液不同工況下、同種試驗(yàn)條件下不同吸收液對(duì)CO2的脫除效果和CO2的傳質(zhì)速率進(jìn)行了深入研究，并選取MEA水溶液作為吸收液研究其最佳吸收效果時(shí)的試驗(yàn)條件。同時(shí)對(duì)膜解吸試驗(yàn)也做一系列研究。
　　在膜吸收試驗(yàn)

3、中，選取PG水溶液、MEA水溶液以及MDEA水溶液作為吸收液研究各種吸收液在連續(xù)循環(huán)試驗(yàn)中的表現(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PG、MEA水溶液同條件下對(duì)CO2的脫除率與傳質(zhì)速率高于MDEA，而MDEA吸收負(fù)荷大于二者。而對(duì)于同種吸收液來(lái)說(shuō)，吸收液濃度在2mol/L以下時(shí)，增加吸收液濃度，脫除率也隨之增加，即脫除率由高到低依次為：2mol/L>1.5mol/L>1mol/L>0.5mol/L，當(dāng)高于2mol/L時(shí)，脫除率2mol/L>3mol/L。這說(shuō)明當(dāng)

4、濃度高于臨界值時(shí)，增加濃度反而會(huì)導(dǎo)致脫除率降低。對(duì)于工業(yè)運(yùn)用最為廣泛的MEA水溶液作為脫除CO2的吸收液采用單一變量原則進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)吸收液濃度保持在1mol/L左右，液體溫度控制為35℃，液體流速為0.057m/s，模擬煙氣溫度25℃，流速0.160m/s時(shí)，通過(guò)聚丙烯中空纖維膜接觸器時(shí)，脫除率最為理想，可達(dá)90％以上。在連續(xù)循環(huán)試驗(yàn)中，吸收液在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后會(huì)使膜接觸器潤(rùn)濕，脫除效果顯著降低。
　　在膜解吸試驗(yàn)中，通過(guò)改

5、變吸收液種類，得出同等條件下MDEA的解吸率比MEA和PG高，解吸效果最佳。吸收液的溫度由60℃增加到80℃時(shí)，MEA，MDEA和PG對(duì)應(yīng)的CO2解吸率分別增加了17%，44%和25%。吸收液的濃度由0.5mol/L增加到3mol/L時(shí)，MEA，MDEA和PG吸收率的增長(zhǎng)率分別為111.76%，95.12%和96.15%。加快吸收液的流速，則會(huì)使得解吸率減小。其中在流速為0.001m/s時(shí)，MEA，MDEA和PG水溶液的解吸率分別為23