基于膜法不同吸收剂对 CO2吸收性能的研究-论文.pdf

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1、2014年2月熊色料技jouynalofGreenScienceandTechnology第2期基于膜法不同吸收剂对CO2吸收性能的研究崔连喜(天津市环境监测中心，天津300191)摘要：采用聚丙烯中空纤维膜接触器，用一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和氨基乙酸钾(PG)作为吸收剂对烟气中的CO。进行了吸收实验，研究气体流速、吸收剂流速和浓度等因素对CO2脱除率和传质速率的影响。结果表明：以上吸收剂分离吸收C0的效率由大到小依次是PG、MEA、DEA。CO的脱除率和传质速率随吸收剂浓度和流速的提高均增加；C0。脱除率随气体流量的增加而减小，但传质速率却随

2、之增加。关键词：聚丙烯中空纤维膜；二氧化碳；气体吸收中图分类号：X511文献标识码：A文章编号：1674—9944(2014)02—0156—03量范围比较宽，可依据情况进行调节，而且气液传质界1引言面较大，最大可达3000m。／m。；并且具有固定的气液两相界面，不会出现液泛、雾沫夹带、沟流、鼓泡等情况。当前随着世界各国对温室效应研究的日益深入，温本文基于膜接触器的分离吸收原理，采用目前被广室气体CO的分离吸收已经成为学者们的研究重点。泛使用的聚丙烯材料的膜接触器以氨基乙酸钾(PG)、众所周知C0的排放是导致全球变暖最主要的原因。二乙醇胺(DEA)、一乙醇胺

3、(MEA)3种物质的水溶液2O15年世界CO。排放总量达到334亿t，其中化石燃料作为吸收剂吸收烟气中的CO：，考察对膜吸收效果有较电厂贡献了将近30。因此，降低CO排放量，必须对明显影响的因素。其中烟气为含10CO的实际电厂烟道气中的CO采取相应的处理措施。目前，烟烟气。道气中CO：的捕获方法主要有以下几种：物理吸收法、化学吸附法、膜分离法、化学循环燃烧等。2实验部分膜分离法作为一种新型吸收分离CO：的方法与传统的分离设备相比有很多优势。如：膜接触器体积小，2．1实验装置质量轻，操作灵活，传质速率快，气液两相互不干扰。流实验装置见图1。吸收液图1实验装置试

4、验中，烟气通过减压阀控制气体压力，并经流量表1中空纤维膜性能参数计计量后进人中空纤维微孔膜接触器，在管程流动．同性能参考数据膜材料时吸收液通过泵从储液罐中进入膜接触器内，在壳程流膜面积／m动，气液两相逆向流动发生反应，形成一种弱连接的化根数／根合物，从而被吸收液吸收。处理后的烟气取样后排空。膜丝内直径／ram膜丝长度／ira膜组件进出口气相组成由CP一3800气相色谱仪膜丝壁厚／ram分析测定。膜组件由杭州海氧之家膜技术有限公司提平均L径／Ⅱm供，其性能参数见表1。孔隙率／收稿日期：2014—0l—O6作者简介：崔连喜(1987一)，男，天津人，助理工程师，

5、硕士，主要从事环境监测研究。156崔连喜：基于膜法不同吸收剂对CO。吸收性能的研究环境与安全2．2C()2脱除率和传质速率的计算传质速率将从0．78mol／(m。·h)升高到2．1lmol／用CO脱除率和传质速率来衡量中空纤维膜吸收(m·h)，1mol／LDEA的传质速率将从0．65mol／CO。的性能，其计算公式为：(111。·h)升高到1．6lmol／(m。·h)，产生这种情况的主要原因是气体流速提高了，膜接触器中膜壁外侧气相边一堕×1O0(1)qin^tn界层会变薄，从而增加了气相传质，提高了总传质速率。一(2)3．2液体流速和吸收剂类型对CO：脱除率

6、和传质速率的影响式中：是COz的脱除率，；J(CO)是COz的传在室温、吸收剂浓度为lrnol／L、气体流速为1L／质速率，mol／(m。·h)；q。和q分别表示入口和出口的rain下进行，分别用不同流速的吸收液对实际烟气进行气体流速，ITI／h；和分别是入口和出口气体中吸收试验。通过图4和图5可以看出，当气体流速不变CO。所占的体积分数，；是气体温度，K；S是气液时，增大液体流速，脱除率和传质速率都会升高。液体接触面积，即膜的有效接触面积，m。。流速从6L／h增加到12L／h时，浓度为lmol／L的PG吸收CO。的效率将从92升高到99，传质速率将从3结果

7、与讨论0．73mol／(1TI·h)升高到0．78mol／(1TI。·h)，1mol／L的3．1气体流速对CO：脱除率和传质速率的影响MEA吸收CO：的效率将从93升高到98，传质速在室温、进液流速为12L／h的条件下，分别用浓度率将从0．73mol／(131·h)升高到0．77mol／(m·h)，为1mol／L的PG、MEA和DEA作为吸收剂对实际烟lmol／L的DEA吸收CO的效率将从75升高到气进行吸收试验，通过图2可以看出，在液相流速不变84％，传质速率将从0．6lmoU(m·h)升高到0．67mol／的情况下，CO脱除率会随着气体流速的增加而不断减

8、(133．·h)，产生这种情况的主要原因是增大液体流