膜接触器分离混合气中二氧化碳的研究

摘要

以N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液为吸收剂,采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组件(HFPPM)作为膜接触器,研究了膜接触器分离CO<,2>/N<,2>混合气传质性能,主要考察了吸收剂浓度,液速,吸收温度,原料气浓度和气速等因素对CO<,2>吸收性能的影响,比较了同一膜组件不同流程和不同膜组件及膜形态对分离效果的影响,并对膜组件运行的稳定性进行了初步考察.采用传质动力学模型预测总传质系数KG值.实验结果表明在吸收剂浓度为2.5mol/L,气相流量在0.05L/min~0.3L/min,液相流量在30mL/min~150mL/min的条件下,处理浓度为5％~20％的CO<,2>/N<,2>混合气,CO<,2>的脱除率在80％~98％,总体积传质系数为0.01s<'-1>~0.035s<'-1>;计算值和实验值符合较好.采用MDEA溶液和HFPPM膜接触器分离CO<,2>/N<,2>混合气具有较快的传质速率和较高的分离效率.

目录

文摘

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1.绪论

1.1温室气体概述

1.2膜分离技术

1.3膜接触器

1.3.1膜接触器的分类

1.3.2膜接触器的特点

1.3.3膜接触器分离基本原理

1.4吸收剂

1.4.1吸收剂的选择

1.4.2 N-甲基二乙醇胺

1.5膜接触器的研究进展与应用

1.5.1研究进展

1.5.2膜接触器的应用

1.6本课题研究意义与内容

2.实验材料与方法

2.1实验药品与仪器

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器

2.2实验方法

2.2.1实验装置与流程

2.2.2实验用气及气相中CO2浓度测定方法

2.2.3液相总碱度的测定方法

2.2.4液相中CO2浓度测定方法

2.2.5实验衡量指标

3.膜接触器分离过程的研究

3.1吸收剂浓度对分离效果的影响

3.2吸收液流量对分离效果的影响

3.3吸收液温度对分离效果的影响

3.4 CO2含量对分离效果的影响

3.5进料气流量对分离效果的影响

3.6膜接触器流程对分离效果的影响

3.7不同膜组件对分离效果的影响

3.8膜接触器的稳定性运行

3.9小结

4.传质动力学模型

4.1理论分析

4.2传质动力学模型的建立

4.2.1气相分传质系数kg的计算

4.2.2膜传质系数kM的计算

4.2.3液相分传质系数k1的计算

4.2.4总传质系数KG的计算

4.3模型值与实验值的比较

4.3.1吸收剂浓度对总传质系数的影响

4.3.2吸收液流量对总传质系数的影响

4.3.3进料气流量对总传质系数的影响

4.3.4分传质系数与总传质系数的关系

4.3.5模型值与实验值的比较

4.4膜湿润初步研究

4.5小结

结论

符号说明

致谢

参考文献