论文部分内容阅读
以煤炭为主的化石燃料大量燃烧,导致大量CO2气体排放到大气中,引发了全球气候变暖,冰川融化等一系列问题,因此减少燃煤电厂CO2的排放迫在眉睫。基于醇胺溶液的化学吸收法是目前工业上应用最广泛的CO2捕获技术之一。高效吸收剂耦合高效传质设备能很大程度地降低化学吸收法捕获CO2的工艺成本。单乙醇胺（MEA）作为最常用的二氧化碳的吸收剂,具有吸收速率快,适应性强等优势;中空纤维膜接触器与传统塔设备相比,气液相接触面积大、操作弹性大,是一种高效的传质设备。然而由于自身性质的限制,MEA溶液耦合中空纤维膜接触器捕获CO2时,具有吸收容量小、再生能耗大、易造成中空纤维膜接触器润湿等问题。因此,本文分别以减小膜接触器润湿性和降低吸收剂解吸能耗为出发点,探究了MEA基复配溶液在PTFE中空纤维膜接触器内捕获CO2的传质性能。主要研究内容如下:（1）考察了2.0 mol/L MEA/PG（甘氨酸钾）溶液中PG所占摩尔比对复配溶液表面张力的作用规律;使用PTFE中空纤维膜接触器在不同操作条件下测试了MEA/PG混合溶液对CO2的吸收传质性能;实验结果表明:PG所占摩尔比越大,MEA/PG溶液表面张力越大,越不易润湿膜材料;对于MEA/PG-CO2体系,CO2吸收通量随进口气速,CO2分压及液速的增大而增加,随着贫液负载的增加及接触器高度的增加而减小。此外,基于实验数据建立了MEA/PG-CO2体系在PTFE中空纤维膜接触器内CO2吸收通量及CO2脱除率的预测模型,模型预测值与实验值具有一致性。（2）通过一种新型快速筛选装置,考察了2.0 mol/L MEA/DMEA（二甲基乙醇胺）复配溶液配比对CO2吸收、解吸速率、吸收负载及循环容量等性能的影响规律;实验结果表明摩尔比为1.0:1.0的MEA/DMEA混合溶液表现出较高的CO2吸收速率和解吸速率,即最高的循环容量和最低的解吸能耗。同时,在PTFE中空纤维膜接触器中研究了1.0 mol/L MEA+1.0 mol/L DMEA溶液吸收CO2的传质性能,使用CO2吸收通量及气相总传质系数两个参数来评估进料温度、贫液负载、进口气速等因素对传质性能的影响。此外,本文建立了MEA/DMEA-CO2体系在中空纤维膜接触器中传质时各操作条件与气相总传质系数的关联预测模型。通过模型得到的预测值与实验值具有一致性,平均相对偏差为8.31%,说明该半经验模型的关联性较好,对中空纤维膜接触器吸收CO2的研究具有重要的参考价值。