中空纤维膜接触器吸收烟气中二氧化碳的数值模拟及实验研究

发布时间：2024-10-03 01:16

　　全球变暖、极端天气频发，已成为全球关注的气候问题。温室效应是引发这些气候环境恶化的主要原因。大气中的温室气体包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氯氟烃（ClFCs）和臭氧（O3）等，尤其是CO2的迅速增多则是由于长期过度开采和利用化石燃料，燃烧后的烟气未经处理直接排向大气，使得温室效应日益加剧。世界各国都意识到问题的严峻，采取措施控制和减少碳排放，积极寻求碳减排技术。其中碳捕集与封存（CCS）技术是最直接有效的碳减排方式，而中空纤维膜接触器吸收烟气中CO2被认为最具优势和潜力的脱碳方法之一。 中空纤维膜接触器吸收CO2是一种耦合了膜分离和化学吸收双重优点的新型脱碳方法，膜仅起到隔离气液两相的作用，利用CO2的浓度差和液相吸收剂对CO2的选择性，将CO2气体透过膜孔从气相传递至液相，实现烟气的脱碳。既保证了高效的脱碳率，又避免了化学吸收过程中的液泛、溢流、雾沫夹带等现象的发生，操作简便、体积小、空间要求小和成本低。因此，本文选用聚丙烯（PP）中空纤维膜接触器，进行了数值模拟和实验研究，考察其吸收烟气中CO2的性能及特性。 采用有限单元法，建立二维不润湿的轴...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 现有的脱碳技术
        1.2.1 吸附法
        1.2.2 吸收法
        1.2.3 低温蒸馏法
        1.2.4 膜分离法
        1.2.5 膜吸收法
    1.3 中空纤维膜接触器吸收 CO_2技术
        1.3.1 中空纤维膜接触器吸收 CO_2技术的特点
        1.3.2 中空纤维膜接触器分类
    1.4 中空纤维膜接触器吸收 CO_2研究进展
        1.4.1 系统工艺
        1.4.2 气液两相操作参数
    1.5 本文研究内容
    1.6 本章小结
2 物理模型、数学模型和反应动力学
    2.1 物理模型
    2.2 数学模型
        2.2.1 管程
        2.2.2 膜内
        2.2.3 壳程
    2.3 反应动力学
    2.4 模型验证
    2.5 本章小结
3 中空纤维膜接触器吸收 CO_2数值研究
    3.1 操作参数影响
        3.1.1 原料气流速
        3.1.2 吸收剂流速
        3.1.3 原料气中 CO_2浓度
        3.1.4 吸收剂浓度
        3.1.5 气体温度
        3.1.6 液体温度
    3.2 膜结构特性影响
        3.2.1 膜丝壁厚
        3.2.2 膜丝内径
        3.2.3 膜丝长度
        3.2.4 膜丝表面孔隙率
        3.2.5 膜丝曲折因子
        3.2.6 组件内的膜丝填充密度
    3.3 本章小结
4 中空纤维膜接触器吸收 CO_2实验系统及方法
    4.1 实验系统设计及实验设备简介
        4.1.1 中空纤维膜接触器吸收 CO_2系统设计
        4.1.2 设备简介
    4.2 实验试剂
    4.3 实验方法
    4.4 本章小结
5 中空纤维膜接触器吸收 CO_2实验研究
    5.1 单一吸收剂脱碳实验
        5.1.1 超纯水实验与模拟结果对比
        5.1.2 气体流速
        5.1.3 吸收剂流速
        5.1.4 原料气中 CO_2体积分数
        5.1.5 吸收剂的浓度
    5.2 混合吸收剂脱碳实验
        5.2.1 DEA+EDA 混合吸收剂
        5.2.2 DEA+PZ 混合吸收剂
        5.2.3 MEA +EDA 混合吸收剂
        5.2.4 MEA +PZ 混合吸收剂
        5.2.5 四种混合吸收剂对比
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要工作与结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
    A. 攻读硕士学位期间发表的学术成果
    B. 攻读硕士学位期间参加的科研项目



本文编号：4006582