中空纖維膜接觸器分離煙氣中二氧化碳的研究.pdf

1、近年來，溫室氣體CO2的減排問題已經(jīng)成為備受關(guān)注的熱點(diǎn)之一。我國是世界上第二大CO2排放國，能源消耗和CO2排放量在逐年增長，其中燃煤電廠煙氣CO2排放量約占全國總排放量的38％，因此燃煤電廠尾部煙氣CO2的分離回收尤其受到關(guān)注。膜吸收技術(shù)將化學(xué)吸收和膜分離相結(jié)合，以中空纖維膜接觸器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的吸收塔，充分利用了化學(xué)吸收的高選擇性和膜的巨大接觸面積，能得到較好的CO2去除效果。
　　 試驗(yàn)以疏水性的中空纖維膜作為膜接觸器，建立了從

2、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)作為吸收液，通過聚丙烯(PP)和聚偏氟乙烯(PVDF)兩種膜材料的對比確定合適的膜接觸器，并對膜吸收過程的主要影響因素進(jìn)行了研究。
　　 首先，選用PP和PVDF兩種材質(zhì)的中空纖維膜，對比研究了未潤濕的新膜和連續(xù)運(yùn)行30天后的舊膜對CO2吸收性能的變化。結(jié)果表明，連續(xù)運(yùn)行30天后兩種膜的CO2通量都有明顯下降，其中PVDF下降更為顯著。接觸角測定表明長期

3、運(yùn)行后，PP和PVDF的接觸角均下降，疏水性減弱，膜被潤濕，從而導(dǎo)致膜吸收性能下降。同時(shí)，傳質(zhì)阻力的分析也表明，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，膜吸收過程的傳質(zhì)阻力也會(huì)增加，不利于傳質(zhì)。FESEM和XPS分析說明，兩種膜在與MEA接觸時(shí)間較長后，膜表面孔結(jié)構(gòu)和元素組成都會(huì)發(fā)生變化，從而影響膜吸收性能。但是不論潤濕前后，PP膜吸收性能明顯好于PVDF，說明PP中空纖維膜接觸器更適用于分離煙氣中CO2。
　　 然后，通過PP膜接觸器吸收模擬煙氣

4、中CO2影響因素實(shí)驗(yàn)表明，在氣液流量相同的條件下，殼程流的CO2的回收率和通量都好于管程流。隨著吸收液流速的增加，膜通量和CO2回收率也持續(xù)增加；吸收液碳化度過高時(shí)，要及時(shí)解吸才能保證膜通量和CO2回收率的穩(wěn)定。吸收液濃度以小于2 mol.L-1為宜，吸收液在10～50℃范圍內(nèi)，溫度越高膜吸收效率越高。煙氣流速和煙氣中CO2濃度增加，膜通量增加，但是CO2回收率下降；隨著膜組件長度增加，CO2回收率上升，膜通量反而下降；膜組件的裝填率為