论文题目: 膜吸收法和化学吸收法脱除电厂烟气中二氧化碳的试验研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 工程热物理
作者: 杨明芬
导师: 方梦祥,高翔,周劲松
关键词: 膜接触器,分离,化学吸收法,混合吸收液,吸收解吸特性,传质速率,传质系数
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 众所周知,大气温室效应是人类目前所面临的最大环境问题。温室效应是由于以CO2为代表的温室气体的大量排放造成的,化石燃料燃烧产生的CO2占人类活动引起的CO2排放量的80%,其中电厂烟道气CO2排放量占30%,因此电厂烟道气脱CO2是削减温室效应的关键。 烟道气脱CO2理论上主要有吸收分离法、吸附法、膜分离法、膜基吸收法和低温蒸馏法,国际能源署和英国温室气体研究与发展组织对上述几种脱CO2方法的调查研究表明,对烟道气脱CO2最有前途的是膜基气体吸收法和化学吸收法。本论文在863计划的资助下,对膜吸收法和化学吸收法进行了研究。 本论文首先介绍了几种主要的烟气脱除CO2的方法:化学吸收法、吸附法、蒸馏法、膜分离和膜吸收法,并对上述几种方法进行了技术经济性评价。 在膜接触器试验台上,研究了各种因素（吸收液种类和浓度、气液流速、温度和烟气中CO2浓度） 对烟气走壳程吸收液走管程工艺流程传质速率和脱除率的影响规律,结果表明:吸收液种类是决定膜接触器传质速率和脱除率的重要因素;吸收液流速升高,传质速率和脱除率增加;烟气流速和烟气中CO2浓度增加,传质速率增加,但是脱除率下降;吸收液浓度以2.0mol·L-1为宜,温度以40℃为宜。 设计了从模拟烟气中脱除CO2的简易装置,采用单一吸收液和混合吸收液进行了烟气走壳程吸收液走管程工艺流程脱除CO2的试验,考察了吸收剂组成和吸收液流速对分离效果的影响,结果表明:烟气走管程工艺流程比烟气走壳程流程脱除率高;加入少量氨基酸钾和MEA会使MDEA脱除率大幅度增加,混合吸收液容易润湿膜孔。 通过直接接触装置和解吸装置进行吸收液吸收解吸测试分析,研究了不同组成、不同配比的混合吸收液的吸收和解吸特性,结果表明:MEA（氨基酸钾）浓度越高,解吸越容易,要获得好的解吸效果,必须始终保持吸收液的沸腾状态,氨基酸钾和MDEA混合吸收液更有工业应用潜力。 设计了化学吸收法填料塔试验装置,进行了化学吸收法脱除烟气中的CO2试验研究,对三种工艺流程的（总体积）传质系数、传质速率进行了对比。结果表明:化学吸收法传质阻力最小,烟气走管程总体积传质系数最大,烟气走壳程总体积传质系数最小。 本研究具有承前启后、创新和实用性,对于进一步开拓CO2排放控制有深远意义。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
1．1 温室效应和CO_2排放状况
1．2 CO_2排放控制措施
1．2．1 吸收分离法
1．2．2 吸附分离法
1．2．3 膜分离法
1．2．3．1 气体分离膜法
1．2．3．2 气体吸收膜法
1．2．4 低温蒸馏法
1．2．5 化学链燃烧技术和富氧燃烧技术
1．2．6 石灰石法脱除燃煤烟气中的CO_2
1．3 火电厂CO_2分离回收技术经济性比较
1．4 CO_2固定利用技术
1．4．1 物理固定或利用
1．4．2 化学固定(利用)
1．4．3 生物固定
1．5 本论文选题背景和主要内容
1．5．1 本论文研究内容
1．6 本章小结
参考文献
第二章 膜吸收法脱除烟气中CO_2的研究
2．1 膜吸收法脱除烟气中CO_2的研究
2．2 工艺流程、吸收液选取和膜接触器设计
2．3 吸收反应机理
2．3．1 氨基酸钾和MEA的反应机理
2．3．2 MDEA反应机理
2．4 气体走壳程吸收液走管程的传质模型
2．5 试验装置及流程
2．5．1试验装置
2．5．2 实验流程
2．5．3 实验方法及参数测量
2．6 氨基酸盐和链烷醇胺对疏水膜的润湿性
2．7 实验结果讨论
2．7．1 吸收液种类和吸收液浓度对传质速率和脱除率的影响
2．7．2 烟气中CO_2浓度对传质速率和脱除率的影响
2．7．3 温度对传质速率和脱除率的影响
2．7．4 气液流速对传质速率和脱除率的影响
2．7．5 吸收液CO2负荷和脱除率的关系
2．7．6 实际烟气和模拟烟气脱除试验比较
2．7．7系统压力降
2．8 本章总结
参考文献
第三章 膜吸收法脱除烟气中CO_2的试验研究
3．1前言
3．2 试验装置
3．3 实验流程
3．4 传质过程数学描述
3．5 实验结果讨论
3．5．1 吸收液组分和吸收液流速对脱除率的影响
3．5．2 氨基酸钾和MDEA、MEA和MDEA混合吸收液脱除率比较
3．5．3 1mol·L~(-1)氨基酸钾循环运行工况特性曲线
3．5．4 1mol·L~(-1)MEA连续运行特性曲线
3．5．5 1mol·L~(-1)MDEA连续运行特性曲线
3．5．6 混合吸收液连续运行工况
3．6 本章小结
参考文献
第四章 混合吸收液吸收解吸特性实验研究
4．1 前言
4．2 混合吸收液(MDEA+MEA)交互作用机理
4．3 试验台介绍
4．4 试验方法
4．4．1 直接接触吸收实验方法介绍
4．4．2 解吸实验方法介绍
4．5 实验结果讨论
4．5．1 MEA和MDEA混合吸收液的吸收特性曲线
4．5．2 MDEA和氨基酸钾混合吸收液的吸收特性
4．5．3 氨基乙酸钾(MEA)浓度对混合吸收液吸收速率的影响
4．5．4 MDEA和MEA混合吸收液解吸效果
4．5．5 MDEA和氨基酸钾混合吸收液解吸效果
4．5．6 氨基酸钾和MEA浓度对解吸特性的影响
4．6 本章小结
参考文献
第五章 化学吸收法脱除烟气中的CO_2试验研究
5．1 前言
5．2．1 试验装置
5．2．2 试验流程
5．3 实验方法及参数测量
5．4 实验结果及讨论
5．4．1 填料塔气、液相分传质系数
5．4．2 烟气、吸收液流速对脱除率的影响
5．4．3 吸收液温度对脱除率的影响
5．4．4 化学吸收法传质系数计算
5．4．5 膜接触器总体积传质系数
5．4．6 三种工艺流程总体积传质系数、传质系数和传质速率比较
5．5 本章小结
参考文献
第六章 全文总结及下一步规划
6．1 本文结论
6．2 创新点
6．3 下一步工作建议
附录
致谢
发布时间: 2005-10-08
参考文献
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