聚丙烯中空纖維膜分離煙氣中CO2的試驗研究.pdf

1、CO2是導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致CO2排放量顯著增加的問題上起到了舉足輕重的影響。當今社會，緩解溫室效應問題在全球范圍內(nèi)都勢在必行，因此對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、化學吸收、富氧燃燒、化學鏈燃燒、離子液體以及電化學法等等。在眾多方法中，本試驗選取了膜吸收法，進行深入試驗研究。
　　吸收液與CO2的反應機理各不相同，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構所決定的，叔胺的氮原子上沒有質(zhì)子，需要依靠CO2水解方能間接與之反應。根據(jù)工藝流程分別組裝膜吸收與膜解吸試驗平臺，在試驗平臺進行一系列的比較試驗。對于同種吸收液不同工況下、同種試驗條件下不同吸收液對CO2的脫除效果和CO2的傳質(zhì)速率進行了深入研究，并選取MEA水溶液作為吸收液研究其最佳吸收效果時的試驗條件。同時對膜解吸試驗也做一系列研究。
　　在膜吸收試驗

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)試驗中的表現(xiàn)，結果發(fā)現(xiàn)PG、MEA水溶液同條件下對CO2的脫除率與傳質(zhì)速率高于MDEA，而MDEA吸收負荷大于二者。而對于同種吸收液來說，吸收液濃度在2mol/L以下時，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，當高于2mol/L時，脫除率2mol/L>3mol/L。這說明當

4、濃度高于臨界值時，增加濃度反而會導致脫除率降低。對于工業(yè)運用最為廣泛的MEA水溶液作為脫除CO2的吸收液采用單一變量原則進行試驗，結果表明，當吸收液濃度保持在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，通過聚丙烯中空纖維膜接觸器時，脫除率最為理想，可達90％以上。在連續(xù)循環(huán)試驗中，吸收液在長時間運行后會使膜接觸器潤濕，脫除效果顯著降低。
　　在膜解吸試驗中，通過改

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，MEA，MDEA和PG對應的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，MEA，MDEA和PG吸收率的增長率分別為111.76%，95.12%和96.15%。加快吸收液的流速，則會使得解吸率減小。其中在流速為0.001m/s時，MEA，MDEA和PG水溶液的解吸率分別為23