聚丙烯中空纖維膜接觸器脫除CO2及膜孔潤濕影響分析的試驗(yàn)研究.pdf

1、CO2是影響全球氣候變暖最主要的溫室氣體，對于我國，CO2大部分來自燃煤電廠煙氣排放。因此，從燃煤電廠煙氣中捕獲CO2是減少大氣中CO2含量的有效方法。膜吸收技術(shù)是從燃煤電廠煙氣中分離CO2的一種極有前途的方法，它克服了傳統(tǒng)吸收方法的眾多缺陷，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對膜吸收法主要做了以下工作，并得出了一些結(jié)論。
　　搭建聚丙烯中空纖維膜脫除CO2試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行聚丙烯中空纖維膜脫除CO2的試驗(yàn)研究，考察膜吸收技術(shù)脫除CO2的過程

2、中，吸收液濃度、流速和模擬煙氣流速對裝置脫除CO2效果的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對于選定的吸收液，濃度越高，CO2脫除率和傳質(zhì)速率越大，試驗(yàn)同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著濃度的增大膜吸收裝置中聚丙烯膜更易潤濕，并影響膜吸收系統(tǒng)對煙氣中CO2的分離。實(shí)際運(yùn)用中，吸收液濃度過高，腐蝕性加大，對設(shè)備的要求更高，增大運(yùn)行成本，因此需要根據(jù)具體情況綜合考慮吸收液性質(zhì)和設(shè)備性能選擇經(jīng)濟(jì)合理的吸收液濃度。吸收液流速提高有利于液體擾動(dòng)，使吸收液與CO2的反應(yīng)產(chǎn)物隨液體快速流走，

3、氣體和液體間CO2的濃度梯度增大，CO2吸收速率加快，從而使CO2脫除率和傳質(zhì)效率提高，吸收效果增強(qiáng)。隨著模擬煙氣流速的增加，吸收液對CO2脫除率降低，傳質(zhì)效率升高。主要是模擬煙氣流速增加，在膜柱中的停留時(shí)間減少，模擬煙氣中CO2不能及時(shí)與吸收液接觸，使得CO2脫除率降低。
　　在聚丙烯中空纖維膜試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了考察膜孔潤濕影響因素分析的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)吸收液種類、濃度、流速和膜的烘干次數(shù)對膜孔潤濕均有不同程度的影響。不同種類吸收液的脫

4、除效率和傳質(zhì)效率均隨著運(yùn)行時(shí)間的延長而減小。36小時(shí)之內(nèi)脫除率和傳質(zhì)效率下降平緩，36小時(shí)之后下降明顯，說明膜已經(jīng)潤濕，潤濕后膜裝置的脫除率和傳質(zhì)效率趨于穩(wěn)定。試驗(yàn)用四種吸收液與膜的兼容性各不相同，PG兼容性較好，膜開始潤濕的時(shí)間較晚。MEA與膜的兼容性較差，膜較早潤濕。MDEA兼容性介于前面兩種吸收液之間，蒸餾水主要是物理吸收。從裝置運(yùn)行開始到膜潤濕這36~42小時(shí)內(nèi)蒸餾水、MEA、MDEA和PG對CO2的脫除率分別下降了60.05％

5、，48.50%，59.44%和34.49%；從膜潤濕開始到下一次測定數(shù)據(jù)這3個(gè)小時(shí)內(nèi)，四種吸收液的脫除率分別下降了52.12%，41.28%，65.29%和23.78%，這說明膜孔潤濕不利于CO2脫除，對CO2脫除效果影響明顯，膜孔潤濕后脫除率下降幅度較大。蒸餾水雖然能使膜較長正常運(yùn)行，但是傳質(zhì)效率較低，是物理吸收，對CO2脫除效果不佳。
　　在改性聚丙烯中空纖維膜試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了考察改性聚丙烯中空纖維膜的潤濕狀況的實(shí)驗(yàn)。與未改性

6、聚丙烯中空纖維膜比較，發(fā)現(xiàn)改性膜初始CO2的脫除率和傳質(zhì)效率均較未改性膜有一定程度的下降。這可能是改性膜的厚度增加，膜孔變小，孔隙率變小，膜的傳質(zhì)阻力增大的緣故。但是隨著裝置運(yùn)行時(shí)間的延長可以發(fā)現(xiàn)，改性膜的抗?jié)櫇襁h(yuǎn)遠(yuǎn)大于未改性膜，裝置連續(xù)運(yùn)行五天，在第四天改性膜仍然具有相對穩(wěn)定的CO2脫除率和傳質(zhì)效率，之后CO2脫除率和傳質(zhì)效率急速下降，膜孔潤濕。這說明膜改性后，膜孔表面粗糙度增加，吸收液與膜的接觸角變大，膜的抗?jié)櫇裥栽鰪?qiáng)，膜的傳質(zhì)性能