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1、第31卷第1期膜科学与技术Vol.31No.12011年2月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYFeb.2010膜气体吸收技术脱除电厂烟气二氧化碳的研究进展*彭海媛,洪凡(福建省科学技术信息研究所,福州350003)摘要:介绍了气体分离膜技术、液膜吸收技术和气体吸收膜技术,综述了膜气体吸收技术在减少电厂模拟烟气CO2排放中的研究状况,并对不同类型的电厂采用不同工艺的经济性进行了比较分析.总结了膜气体吸收技术发展与应用中存在的不足,指出膜气体吸收技术的发展前景.关键词:电厂;膜气体吸收技术;二氧化碳;经济性分析;CO2脱除;模拟烟气
2、中图分类号:TQ028.8文献标识码:A文章编号:10078924(2011)01011305温室效应是目前世界上最主要的环境问题之代传统化学吸收法而应用于工业处理.由于液膜的一,其中CO2是最主要的温室气体.我国目前CO2的稳定性差,本文主要综述了国内外膜气体吸收技术年排放总量已经大大超过了除美国以外的其它发达用于减少电厂CO2排放的研究状况.[1]国家,成为仅次于美国的第二大CO2排放国.电厂1膜法技术介绍是CO2的一个集中排放源,其CO2排放量约占人类活动引起的CO2总排放量的30%.一个600MW的1.1气体膜分离技术[2]电厂每小时排放
3、的CO2量可达500t.因此减少电气体膜分离技术(又称膜分离法)依靠混合气体厂CO2排放对减缓温室效应具有重要的意义.与薄膜材料之间的溶解与扩散作用,使得一种组分烟气CO2减排技术理论上主要有化学吸收法、快速溶解并通过该薄膜,从而将混合气体分成穿透物理吸收法、吸附法、膜分离法、膜吸收法和低温蒸气流和剩余气流两部分.分离膜材料多种多样,如:馏法.据国际能源署和英国温室气体研究与发展组聚苯醚、醋酸纤维、陶瓷、金属氧化物等,还有一些材织对上述几种脱除CO2方法的调查结果表明,对电料仍处于实验室阶段.厂烟气脱CO2最有前途的是化学吸收法和膜吸收分离膜按材料种类可分为有机聚合物
4、膜和无机[3]法.化学吸收法通常比较适合CO2浓度较低的混膜.有机聚合物膜已逐步进入了应用阶段,但受其自合气体的处理,且对CO2的吸收效果好,分离回收身材质的影响限制了这类膜在高温、高腐蚀性环境CO2的纯度高达99.9%以上,但其缺点是运行费用中的应用.而且在使用过程中有机聚合物膜容易老大,能耗较高,电厂效率低.膜吸收法(又称膜吸收技化,不太适合于矿物燃料产生的CO2气体脱除.无机术)由于能耗最低,无废渣、废液等二次污染,投资费膜具有耐高温、耐腐蚀性等特点,很适合在电力企业[1]用较低(成本比化学吸收法低25%左右),对电厂中使用,但与聚合物膜相比,装配较难,体积较大
5、,投效率影响小等优点,以及操作中不会出现溢流、鼓资成本较高,无机膜材料的选择性和渗透性也还达泡、沟流和夹带等问题.随着新型高分子膜材料的出不到大规模工业应用的要求.现,新的制膜工艺、新的膜分离过程的发展、膜软件目前气体分离膜技术已经成功应用于炼油尾及二次开发软件的应用,膜吸收技术很有可能会取气、合成氨弛放气氢回收、H2/CO合成气比例调节收稿日期:20090915;修改稿收到日期:20091030作者简介:彭海媛(1979),女,福建莆田市人,硕士,助理工程师,从事化工信息.*联系人phy@mail.si.net.cn114膜科学与技术
6、第30卷及提高石油采收率(EOR)和生物气中回收CO2等2膜气体吸收技术脱除电厂烟气CO2领域.的研究状况1.2膜吸收技术1.2.1膜气体吸收技术2.1国外膜气体吸收技术用于电厂碳排的研究状况[3]膜气体吸收技术是化学吸收技术(高选择性)和自1995年,Matsumoto等第一个提出将膜膜分离技术(设备紧凑)相结合的过程,通常使用疏吸收技术应用于电厂烟气中CO2的脱除后,国际上水微孔中空纤维膜将气体与吸收液隔开.用于分隔对膜气体吸收技术脱除电厂烟气中CO2的研究变得气液两相的疏水微孔膜的材料有:聚四氟乙烯、聚偏非常活跃,但至今多处于基础研究阶段,即寻找合适氟
7、乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚醚砜、聚砜等.与气体膜的吸收液、建立数值模型计算传质系数、设计合理的分离技术不同的是:膜气体吸收技术中气体和吸收气液流动形式.荷兰、日本、韩国、美国和德国等的研液不直接接触,分别在膜两侧流动,膜本身对气体没究学者选用聚丙烯或聚四氟乙烯等疏水性膜,也有有选择性,只起隔离气体和吸收液的作用(聚丙烯膜少数人研究用致密膜,使用的模拟烟气主要采用空孔径在0.2m左右,N2、O2、CO2分子直径小于3.7气和CO2的混合气或N2和CO2的混合气,吸收液主-310m),通过吸收液的选择性吸收达到气体分要是水、NaOH、K2CO3和链烷
