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基于膜法的混合溶液在脱除燃煤烟气中CO_2的实验研究

作　者: 郝志武
导　师: 李芳芹
学　校: 上海电力学院
专　业: 动力工程与工程热物理
关键词: 中空纤维膜接触器 MEA 二氧化碳吸收再生
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本论文首先阐述了温室气体二氧化碳的危害以及CO2的捕集意义,论述了传统的和新兴的CO2脱除技术,讨论了膜吸收法中常规的单一吸收液吸收特性的局限性,介绍了国内外吸收液发展现状。本论文在消化吸收了相关研究方法与成果后建立了以中空纤维膜接触器为主体的实验台。实验台主要包括CO2脱除系统和吸收液再生系统。通过改变吸收液流量以及气体流量来试验单一吸收液的吸收性能,而后选定气液流量,使用再生系统对单一吸收液进行再生。参照单一吸收液的脱除效率及再生能耗进行混合溶液的配比,在总胺浓度一定的情况下,研究了不同比例溶液的吸收性能及能耗。选定溶液比例,对不同胺浓度,吸收液工作温度,入口气体添加SO2以及多次循环使用时吸收液的工作特性进行了研究。整理实验数据并得出如下结论：单一溶液中,MEA溶液脱除效率较高,能耗高,TEA溶液脱除效率低,能耗低；不同比例的混合溶液中,随着TEA溶液相对摩尔浓度的增大,溶液的脱除效率而降低,能耗也随着变小；混合溶液中总胺浓度越高,脱除效率越大,能耗越低；在40℃的条件下,相对浓度(MEA溶液与TEA溶液摩尔浓度之比)为3的混合溶液表现出的工作特性效果最佳；烟气中SO：摩尔浓度变化对CO2脱除率影响较小；吸收液多次循环使用时,吸收效率基本不变,能耗较上次使用呈下降趋势。通过分析吸收液再生能耗的物理模型参数,以本实验数据为基础建立了吸收液再生的数学模型：Y=26.125B0.176725/A0.42231其中Y为再生能耗时间,A为溶液初始负荷,B为溶液相对浓度。从模型中可以看出,吸收液想达到一定的再生程度时,混合溶液的再生能耗与溶液初始负荷和溶液相对浓度有关,溶液相对浓度越大,溶液能耗越低,溶液初始负荷越大,溶液能耗越高。模型显示结果与实验相吻合。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-21
  1.1 C0_2捕集的意义  11-14
  1.2 常用的二氧化碳吸收技术  14-16
    1.2.1 吸收法  14
    1.2.2 吸附法  14-15
    1.2.3 低温蒸馆法  15
    1.2.4 膜分离法  15-16
  1.3 二氧化碳吸收方法的最新进展  16-19
    1.3.1 氨水法  16
    1.3.2 酶法  16-17
    1.3.4 膜吸收法  17-19
  1.4 吸收液发展概况  19-20
    1.4.1 单一溶液吸收工艺的局限性  19
    1.4.2 混合溶液研究现状  19-20
  1.5 本文的研究目的和内容  20-21
    1.5.1 研究目的  20
    1.5.2 研究  20-21
2 实验系统与试验方法  21-31
  2.1 实验系统及设备  21-28
  2.2 实验原理  28
  2.3 实验方法  28-29
  2.4 实验中所用的各种测定方法  29-31
3 实验结果与讨论  31-44
  3.1 单一溶液吸收解吸性能实验研究  31-33
    3.1.1 单溶液吸收性能特性  31-32
    3.1.2 单溶液再生能耗特性  32-33
  3.2 馄合溶液吸收特性研究  33-36
    3.2.1 混合溶液吸收解吸性能实验研究  33-34
    3.2.2 混合溶液再生能耗特性  34-36
  3.3 不同浓度溶液吸收特性  36-38
  3.4 温度对于混合溶液脱除C02效果的影响  38-39
  3.5 S0_2 酸性气体对混合溶液吸收解吸性能实验研究  39-40
  3.6 多循环次数胺溶液特性  40-43
  3.7 本章小结  43-44
4 C0_2 溶剂再生能耗的数学模型研究  44-50
  4.1 能耗物理模型因素分析  44-45
  4.2 能耗模型的建立  45-50
    4.2.1 指标筛选  45-46
    4.2.2 模型的建立与求解  46-50
5 总结与展望  50-52
  5.1 全文的主要工作和结论  50-51
  5.2 展望  51-52
参考文献  52-55
致谢  55-56
攻读学位期间取得的研究成果  56

基于膜法的混合溶液在脱除燃煤烟气中CO_2的实验研究

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