浸沒(méi)式中空纖維膜接觸器分離煙氣中CO2的研究.pdf

1、隨著世界各國(guó)對(duì)全球氣候變化的日益關(guān)注，作為主要溫室氣體的CO2，其減排控制研究已經(jīng)引起越來(lái)越多的關(guān)注。據(jù)IEA(InternationalEnergyAgency)預(yù)測(cè)，到2030年，世界能源消費(fèi)中，以煤、石油、天然氣為主的化石燃料將仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，燃煤電廠尾部煙氣CO2的分離回收尤其受到關(guān)注。膜吸收法是一種將膜和化學(xué)吸收相結(jié)合的新型偶聯(lián)技術(shù)，該技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)化學(xué)吸收過(guò)程中的液泛、夾帶、溝流等缺點(diǎn)，還提供了氣液獨(dú)立的運(yùn)行條件

2、和巨大的氣液接觸面積，能得到較好的CO2去除效果。
　　 本研究以疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜作為膜接觸器，建立了從模擬煙氣（CO2/N2混合氣）中脫除CO2的實(shí)驗(yàn)裝置，采用單乙醇胺(MEA)作為主要吸收液，通過(guò)浸沒(méi)式和管程流兩種運(yùn)行方式的對(duì)比確定了較優(yōu)的運(yùn)行方式，對(duì)該運(yùn)行方式下的膜吸收過(guò)程主要影響因素進(jìn)行了研究，并對(duì)膜材料與吸收液的潤(rùn)濕機(jī)理進(jìn)行了深入研究。
　　 首先，對(duì)比研究了浸沒(méi)式與管程流的兩種運(yùn)行方式對(duì)

3、CO2吸收性能的影響。結(jié)果表明，無(wú)論是膜通量、去除率，還是抗?jié)櫇裥阅?，浸沒(méi)式均優(yōu)于管程流。
　　 其次，對(duì)浸沒(méi)式運(yùn)行模式下的膜吸收過(guò)程主要影響因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明CO2的去除率與通量隨著煙氣負(fù)荷、碳化度的增加而降低;氣相壓力由1kPa增加到2kPa時(shí)，CO2的去除率和膜通量均有明顯增加，潤(rùn)濕后的膜組件通過(guò)增大氣相運(yùn)行壓力的方式可以使膜通量顯著恢復(fù);煙氣中CO2體積分?jǐn)?shù)的增加了30％導(dǎo)致CO2的去除率下降了40％左右，

4、而CO2通量上升了35％;隨著吸收液濃度與溫度的上升，CO2的去除率和膜通量均呈上升趨勢(shì)。對(duì)吸收液富液進(jìn)行多次重復(fù)使用并解吸，其碳化度可恢復(fù)到0.1molCO2.mol-1MEA左右，解吸率維持在50％左右。不同吸收液對(duì)CO2的去除效果具有以下規(guī)律:哌嗪(PZ)＞氫氧化鈉(NaOH)＞乙醇胺(MEA)＞三乙醇胺(TEA)＞去離子水(H2O)，綜合吸收和解吸性能，認(rèn)為MEA更適合作為膜吸收工藝的吸收液。
　　 最后，對(duì)MEA與膜材