膜吸收法脫除燃煤煙氣中CO2的試驗研究.pdf

1、眾所周知，溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球變暖是世界各國面臨的主要環(huán)境問題之一，而溫室氣體中CO2的貢獻最大，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人類對于能源需求越來越旺盛，化石能源是當(dāng)今社會的主要能源來源，特別是電廠燃煤產(chǎn)生的CO2排放量占總排放量的80％以上，為主要集中排放源。因此研究電廠燃煤煙氣中CO2的脫除具有非常重要的現(xiàn)實意義。膜吸收法是近年發(fā)展起來的脫除CO2的工藝，該工藝具備了化學(xué)吸收法的選擇性和膜分離法的緊湊性等優(yōu)點，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ腃O2脫除工藝

2、。
　　本研究首先對N-甲基二乙醇胺(MDEA)、二乙醇胺(DEA)、一乙醇胺(MEA)、氨基乙酸鈉(SG)和氨基乙酸鉀(PG)五種單一吸收液和混和吸收液對聚丙烯膜接觸角的測定，以評估各吸收液對聚丙烯膜的匹配性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)各吸收液對聚丙烯膜的疏水性能優(yōu)劣依次為：PG、MEA、DEA、SG、MDEA，混和吸收液中疏水性能優(yōu)劣依次為：MDEA+PG、MDEA+MEA、MDEA+SG。
　　本研究設(shè)計并搭建了從模擬煙氣中脫除CO2

3、的簡易裝置，對比了系統(tǒng)氣液流程的脫除效果，結(jié)果表明，煙氣走管程工藝流程比煙氣走殼程工藝流程脫除率高10%～30%；在上述基礎(chǔ)上采用聚丙烯中空纖維膜接觸器(HFPM)對上述五種單一吸收液采用煙氣走管程吸收液走殼程工藝流程進行CO2的脫除試驗，研究了各種因素(吸收液種類和濃度、氣液流速、吸收液溫度和煙氣中CO2含量)對系統(tǒng)煙氣走管程吸收液走殼程工藝流程脫除率及傳質(zhì)速率的影響規(guī)律，吸收液種類的不同很大程度影響系統(tǒng)脫除率及傳質(zhì)速率的大小，且為控

4、制因素；吸收液流速的提高有助于脫除率及傳質(zhì)速率的增加；而煙氣流速增大和煙氣中CO2含量的增加都會導(dǎo)致脫除率的下降，不過有利于傳質(zhì)速率的上升；吸收液濃度應(yīng)以2mol/L為宜，溫度則控制在40℃為最佳。最后得出各單一吸收液脫除效果比較如下：PG>SG>MEA>DEA>MDEA。
　　其次，本試驗采用系統(tǒng)煙氣走管程吸收液走殼程工藝流程考察了以MDEA作為主體溶液，分別以MEA、SG和PG作為添加劑組成不同配比的混和吸收液在不同因素(添加

5、劑種類和主體吸收液濃度、氣液流速和煙氣中CO2含量)下對脫除率及傳質(zhì)速率的影響規(guī)律，結(jié)果表明，添加劑種類是決定混和吸收液脫除率和傳質(zhì)速率的重要因素；主體吸收液濃度越高會降低脫除率及傳質(zhì)速率；混合吸收液流速增大也有利于脫除率及傳質(zhì)速率的提高；煙氣流速增大和煙氣中CO2含量的增加同樣會導(dǎo)致脫除率的下降而能提升傳質(zhì)速率；混和吸收液均能取得良好的脫除效果且明顯高于單一的MDEA吸收液。并得出混和吸收液脫除效果比較如下：MDEA+PG>MDEA+

6、MEA>MDEA+SG。
　　最后對單一吸收液和混和吸收液進行了邊吸收邊解吸的連續(xù)循環(huán)運行試驗，結(jié)果表明在相同試驗條件(氣液溫度均為30℃，吸收液流速0.035m/s；煙氣流速0.287m/s，吸收液體積為6L，平均解吸時間為30分鐘)下五種單一吸收液的吸收效果優(yōu)劣依次為：PG＞SG＞MEA＞DEA＞MDEA。當(dāng)2mol/LPG吸收液在一定流速(液速0.035m/s；氣速0.144m/s)和溫度(30℃)時，對CO2的脫除率可達(dá)9

7、9.49%。而MDEA吸收容量大，長時間循環(huán)運行能保持相對穩(wěn)定的脫除率及傳質(zhì)速率。而以MDEA為主體的混合吸收液中，在相同條件(氣液溫度均為35℃，吸收液流速為0.035m/s，煙氣流速0.287m/s，吸收液體積為6L，平均解吸時間為30分鐘)下，混合吸收液效的吸收效果優(yōu)劣依次為：MDEA+PG>MDEA+MEA>MDEA+SG，并得出1mol/LMDEA+0.5mol/LPG組合的混和吸收液在一定流速(液速0.035m/s；氣速0.