论文题目: 中空纤维致密膜基吸收脱除CO2研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 化学工程
作者: 孙承贵
导师: 曹义鸣
关键词: 二氧化碳,致密膜基吸收,传质机理
文献来源: 中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: CO2气体吸收和脱除日益受到人们关注。传统气体吸收装置（如填料塔和除气器）在工业应用中发挥着重要作用,但常常会产生雾沫夹带、液泛、漏液等问题。膜基气体吸收（简称膜基吸收）是膜技术与气体吸收技术相结合的新型杂化膜过程,采用非多孔膜基吸收器,可防止鼓泡和膜穿透现象的发生,实现气液两相独立操作。以硅橡胶/聚砜中空纤维复合膜组件为膜基吸收器,研究膜基吸收脱除CO2纯气的传质机理,考察吸收剂种类（NaOH、MEA、DEA、TEA）、NaOH浓度、吸收剂流速、吸收剂压力和气相压力对CO2传质速率的影响。实验发现,物理吸收时,液膜阻力较大,CO2在液相中的传质为控制步骤;化学吸收时,提高化学反应速率能增强液相传质,提高CO2速率,当吸收剂为2×103mol·m-3NaOH 溶液时,CO2传质速率与CO2 在硅橡胶/聚砜中空纤维复合膜中的传质速率接近。同时,建立数学模型对传质过程进行理论分析,得到与实验现象相一致的结果。为考察致密膜基吸收在工业生产中的应用前景,以φ200 聚酰亚胺中空纤维膜商业组件为膜基吸收器,淡水和海水为吸收剂,进行了CO2、N2 纯气吸收和脱除CO2/N2 混合气中CO2 的实验。结果表明,膜基吸收法易于放大,不仅具有较高的CO2 传质系数(9.5×10-7mol·m2·s-1·kPa-1),而且CO2/N2分离系数α达到47。减少气相流量或增大液相流量均可提高过程的传质速率,提高CO2 的脱除率,当气液体积流量比为4:25 时,CO2脱除率达到70%以上。
论文目录:
第一章 文献综述
1.1 二氧化碳分离的应用背景
1.1.1 “温室效应”的起因和现状
1.1.2 石油化工工业中二氧化碳的分离
1.2 二氧化碳分离技术概述
1.2.1 吸附法
1.2.2 吸收法
1.2.3 低温蒸馏法
1.2.4 膜分离技术
1.3 膜接触器
1.3.1 膜接触器定义、分类、特点
1.3.2 膜接触器工作原理
1.3.3 膜接触器穿透压力
1.3.4 膜接触器应用
1.4 膜基吸收脱除CO_2 研究进展
1.4.1 国外研究进展
1.4.2 国内研究进展
1.5 论文选题及论文结构
第二章 实验部分
2.1 实验试剂、设备及仪器
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备及仪器
2.2 实验方法
2.2.1 硅橡胶/聚砜中空纤维复合膜膜基吸收CO_2 纯气实验方法
2.2.2 聚酰亚胺中空纤维膜膜基吸收脱除CO_2 实验方法
2.3 实验数据处理
第三章 中空纤维致密膜基吸收CO_2纯气实验
3.1 引言
3.2 传质过程分析
3.3 硅橡胶/聚砜中空纤维复合膜CO_2 传质系数
3.4 硅橡胶/聚砜中空纤维复合膜膜基吸收CO_2 传质速率
3.4.1 吸收剂种类对传质速率的影响
3.4.2 NaOH 浓度对传质速率的影响
3.4.3 液相流量对传质速率的影响
3.4.4 液相压力对传质速率的影响
3.4.5 气相压力对传质速率的影响
3.4.6 几种分离方式的传质速率比较
3.5 小结
第四章 中空纤维致密膜基吸收CO_2传质过程理论分析
4.1 引言
4.2 膜基吸收传质经验传质关联式
4.2.1 管程分传质系数经验关联式
4.2.2 壳程分传质系数经验关联式
4.3 膜基吸收传质系数理论值计算
4.3.1 气相分传质系数理论值
4.3.2 聚合物膜内传质系数
4.3.3 液相分传质系数理论值的计算
4.3.4 总传质系数的计算
4.4 化学反应对传质的增强作用
4.5 理论分析结果与讨论
4.5.1 不同传质关联式对壳程分传质系数的关联
4.5.2 化学反应速率对总传质系数的影响
4.5.3 液相流量对总传质系数的影响
4.5.4 液相压力对总传质系数的影响
4.5.5 气相压力对总传质系数的影响
4.6 小结
第五章 中空纤维致密膜基吸收法在CO_2脱除中的应用
5.1 引言
5.2 聚酰亚胺中空纤维膜组件的选用
5.3 膜基吸收CO_2 纯气实验结果与讨论
5.3.1 液相压力对CO_2 传质速率的影响
5.3.2 液相压力对N_2 传质速率的影响
5.3.3 液相压力对CO_2/N_2 分离系数的影响
5.3.4 液相流量对CO_2 纯气传质速率的影响
5.3.5 液相流量对N_2 纯气传质速率的影响
5.3.6 液相流量对CO_2/N_2 分离系数的影响
5.3.7 气相压力对CO_2 纯气传质速率的影响
5.3.8 气相压力对N_2 纯气传质速率的影响
5.3.9 气相压力对CO_2/N_2 分离系数的影响
5.4 膜基吸收脱除混合气中CO_2 实验结果与讨论
5.4.1 膜基吸收脱除CO_2 过程实现稳态时间
5.4.2 淡水、海水为吸收剂时CO_2 脱除效率比较
5.4.3 气相流量对CO_2 脱除效率的影响
5.4.4 液相流量对CO_2 脱除效率的影响
5.4.5 气相压力对CO_2 脱除效率的影响
5.4.6 液相压力对CO_2 脱除效率的影响
5.4.7 重复性实验
5.4.8 稳定性实验
5.5 小结
第六章 结论
参考文献
符号说明
作者简介及发表文章
致谢
发布时间: 2005-10-15
参考文献
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