刘锋[1]2004年在《中空纤维吸收二氧化硫的传质过程研究》文中认为本文综述了国内外采用中空纤维技术吸收二氧化硫烟气的现状，在对柠檬酸吸收低浓度二氧化硫实验的基础之上，采用双膜理论对中空纤维吸收二氧化硫过程中的各分传质系数和总传质系数进行了理论推导，初步探讨了膜吸收过程中数学模型的建立方法；结合实验结果，通过对一些环境变量的常规合理假设，利用计算机软件对膜吸收过程中的传质系数进行了计算，并对系统进行了可视化设计，较直观的表现出膜吸收过程中相关变量与总传质系数之间的关系。 研究结果表明：在中空纤维膜吸收二氧化硫的过程中，液相条件和气相条件都是影响传质过程的主要控制条件，它们对膜吸收过程中二氧化硫的吸收率起着主要的作用。
孙雪雁[2]2007年在《膜吸收法海水脱硫研究》文中研究说明二氧化硫是导致大气污染的主要酸性气体之一，给生态环境、人类健康、文化古迹等带来重大的危害和损失。各国科研工作者已做了大量关于烟气中二氧化硫的脱除研究工作，湿法烟气脱硫方法是一种脱硫效率较高的、最为成熟的技术，但传统的湿法脱硫技术由于采用塔或柱为吸收器，气液两相直接接触，容易带来液泛、沟流、雾沫夹带等流体力学方面的缺点。因此有必要寻求一种既能有效脱硫又能灵活安装、运行的方法。相比之下，中空纤维膜接触器是一种用中空纤维膜作为气液两相之间接触界面的接触器，通过控制气液两相适当的压力差，使气液两相分别在膜丝的内外两侧流动，不发生直接的相间混合，在膜表面形成稳定的传质界面，从而使气液两相的流动互不干扰，不发生直接的相接触，避免了传统塔式和柱式二氧化硫吸收器的许多缺点。本文首先综述了国内外目前烟气脱硫的技术现状，介绍了膜吸收法脱硫的基本原理及研究动向，运用已有的传质理论作为本课题的研究基础，综合前人的研究经验，采用了疏水性聚丙烯中空纤维微孔膜组件作为膜接触器。实验首先用扫描电镜对聚丙烯中空纤维膜进行了结构表征，根据孔径大小及气体分子特点等确定了气体通过微孔膜的扩散机理为介于努森(Knudsen)扩散和分子扩散之间的过渡型扩散，确立了气体通过微孔膜的扩散模型。对于实际的中空纤维膜组件，由于中空纤维膜装填的不均匀性，壳程和管程的流动和传质情况相对较为复杂。在建立了气体通过微孔膜为过渡型扩散模式后，本文讨论了平行流组件壳程和管程的传质和流动特性，运用传质关联式对气相、膜相、液相的分传质系数进行了定性及定量分析，讨论了传质系数和脱硫效率的影响因素。为证实用海水作为膜吸收法脱除二氧化硫吸收液的可行性，实验中以清水、海水以及与海水相同pH值的NaOH溶液作吸收液，比较了叁种不同的吸收液对SO_2与空气混合气体的脱硫效果。研究了气液压力差、吸收液流量、进气流量以及进气浓度等因素对传质系数及脱硫效率的影响。结果表明与清水及与海水相同pH值的NaOH溶液相比，海水是一种吸收容量大，成本低，脱硫效率较高的吸收剂。在气液两相压力差保持在穿透压范围内时，以较低流量的海水吸收液处理较高流量的低浓度(SO_2体积分数为2000×10~(-6)以下)气体时，脱硫效率可达90％以上，因此用膜吸收法海水脱除烟气中的二氧化硫的工艺方法在沿海地区及船舶等淡水资源紧缺的场合有很广阔的应用前景。
娄立国, 张玉忠[3]2018年在《膜接触器在烟道气脱硫中的应用》文中进行了进一步梳理现如今环境形势日益严峻,大气中二氧化硫的污染防控越来越受到人们的关注。膜法脱除烟道气二氧化硫是一种新型的脱硫技术,具有占地面积小,灵活放大,能够模块化等优点,有效的避免了传统脱硫工艺中的系统复杂,占地面积大,设备易结垢堵塞等问题。本文从膜接触器脱硫原理、材料选择、吸收液以及传质等方面介绍膜接触器在烟道气中脱硫的应用;为实际生产和应用提供参考。
薛娟琴, 王召启, 洪涛, 李伟达[4]2005年在《中空纤维膜吸收烟气二氧化硫》文中研究指明本文综述了国内外用膜吸收法治理烟气二氧化硫的研究现状,对采用中空纤维膜吸收过程中的膜组件操作方式、吸收剂、膜材料以及工艺参数的选择进行了介绍,并应用双膜理论对中空纤维膜吸收二氧化硫过程中的各分传质系数和总传质系数进行了推导,初步探讨了建立膜吸收过程数学模型的方法。
谢韬[5]2005年在《液膜法吸收冶炼烟气中低浓度SO_2研究》文中提出二氧化硫是造成大气污染的主要因素之一。在烟气脱硫技术中,对于高浓度二氧化硫烟气的治理国内外已有较好的方法,但对于含二氧化硫浓度较低的烟气,由于脱硫技术和成本因素的影响,目前正处于开发研究阶段。本课题在理论分析和前人研究的基础上,提出了一种治理低浓度二氧化硫烟气的新方法,同时提出了一种新型的膜反应器,即采用中空纤维和柠檬酸盐溶液形成含浸液膜吸收器用于吸收低浓度二氧化硫烟气。 本文从理论上对柠檬酸盐溶液吸收二氧化硫的过程进行了分析,对其传质系数进行了理论推导,并探讨了膜吸收过程中数学模型的建立方法。在此基础上较系统地研究了时间、组件操作方式、气相和液相各因素对传质过程的影响。 研究表明:1、采用中空纤维含浸液膜吸收低浓度二氧化硫在理论和实验室规模是可行的,实验室采用疏水性聚丙烯中空纤维含浸液膜吸收二氧化硫达到了较好的效果;2、组件的操作方式对吸收效率有着较大的影响。3、气体中二氧化硫的浓度对吸收过程有重要影响,浓度越高,吸收率越低;4、气体流速对吸收效果有明显影响,流速大,效率低;5、在柠檬酸盐浓度较高的条件下,液体流速对吸收没有大的影响;6、柠檬酸盐浓度越大,吸收率越高,但浓度过大,将导致膜相阻力的提高,以0.5mol/L为宜;7、柠檬酸盐溶液pH值越高,吸收效果越好,但是考虑到后续脱吸的流程和缓冲容量的选择,pH以4.50左右为宜。8、尾气中二氧化硫浓度与吸收液二氧化硫浓度之间存在线性的关系。不同工况下有着不同的比例。利用这个比例关系,可以通过控制溶液中二氧化硫浓度的方法控制尾气排放浓度。
孙雪雁, 徐栋[6]2009年在《膜吸收法海水脱硫过程中的传质性能研究》文中进行了进一步梳理用疏水性聚丙烯中空纤维微孔膜组件为膜接触器,首先对中空纤维膜进行结构表征,根据孔径大小、孔隙率及气体平均自由程等参数确定了气体在气相、微孔膜中、液相边界层的扩散机理.建立传质模型,对二氧化硫在膜组件中的传质过程进行分析和预测,估算气体在气相、微孔膜中、液相边界层的分传质系数.用清水、海水以及与海水相同pH的NaOH溶液作吸收液,比较3种不同的吸收液对SO_2与空气混合气体的传质系数的影响.研究了气液压力差、吸收液流量、进气流量以及进气浓度等因素对传质系数的影响.将理论估算的分传质系数对总传质系数的贡献与实验所得的总传质系数进行对比分析和讨论,为扩大实验提供依据,也为工业应用提供设计和操作参数.
屈紫懿[7]2016年在《中空纤维膜接触器内多组分醇胺类吸收剂对CO_2吸收特性实验研究》文中认为近几十年,世界经济飞速增长,能源消耗增多,二氧化碳大量排放形成的温室效应日益严峻,节能减排刻不容缓。碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage)是最直接有效的碳减排方式。中空纤维膜接触器吸收CO_2是一种新型脱碳技术。膜隔离气液两相,本身不参与反应,CO_2气体在浓度差的驱动下透过膜孔从气相传递至液相,利用吸收剂对CO_2的选择性,实现烟气脱碳。与传统脱碳方法比,膜吸收技术具有脱碳率高,操作简便、体积小、空间要求小和成本低等优点,是一种很有应用前景的脱碳技术。本文选用聚丙烯(PP)中空纤维膜接触器,搭建一套中试规模的中空纤维膜接触器吸收与解析混合气中CO_2的实验系统,展开多组分醇胺类吸收剂对烟气中CO_2吸收特性的实验研究。选用乙醇胺(MEA)、乙二胺(EDA)、二乙醇胺(DEA)和哌嗪(PZ)四种单一CO_2吸收剂,研究吸收剂浓度、气液流量、CO_2含量、循环利用次数对膜脱碳性能的影响规律。得到四种吸收剂脱碳性能大小依次为:PZ>EDA>MEA>DEA。吸收液浓度对脱碳效率影响较大,脱碳效率和传质速率随着浓度增大而上升;浓度带来吸收剂黏性和膜润湿性等负面影响。所以吸收剂浓度不宜过高,本实验中四种单一吸收剂浓度不宜大于600mol/m~3。气液流量直接影响脱碳效果和运行成本。在本实验条件下,浓度500mol/m~3的各单一吸收剂,吸收液流量控制在0.3-0.5m~3/h较合适;PZ和EDA吸收剂适用于烟气流量12m~3/h以下,MEA吸收剂适用于烟气流量8 m~3/h以下,DEA吸收剂适用于烟气流量10 m~3/h以下。考察各吸收剂在CO_2含量和循环次数增多后的脱碳性能,得到各吸收剂稳定性从高到低是PZ>EDA>MEA>DEA。利用COMSOL Multiphysics软件,对应中空纤维膜脱碳实验系统建立模型模拟CO_2吸收反应,研究吸收剂浓度,烟气流量和烟气中CO_2浓度对EDA吸收剂脱碳率的影响,实验结果与模拟结果吻合较好。各单一吸收剂中PZ脱碳性能最好,但由于价格偏高不宜单独用作脱碳吸收剂。其余几种单一吸收剂存在再生能耗高或脱碳效率不佳等问题。本文在几种单一吸收剂基础上研究EDA+DEA,EDA+MEA,DEA+PZ,MEA+PZ两组分混合吸收剂,和EDA+DEA+PZ,EDA+MEA+PZ叁组分混合吸收剂的脱碳性能。得到:混合吸收剂的脱碳效果优于单一吸收剂。固定浓度配比500 mol/m~3+50 mol/m~3,两组分混合吸收剂脱碳效率从大到小是MEA+PZ>EDA+MEA>EDA+DEA>DEA+PZ。综合考虑脱碳效率,吸收剂成本和能耗,各混合吸收剂的最佳配比分别是200mol/m~3EDA+500 mol/m~3DEA;200 mol/m~3EDA+300 mol/m~3MEA;200 mol/m~3DEA+300 mol/m~3PZ;500 mol/m~3MEA+50 mol/m~3PZ。研究气液流量的影响,得到各混合吸收剂的在本实验条件下的最佳运行工况:EDA+DEA吸收液流量0.3-0.6m~3/h,烟气流量低于8 m~3/h;EDA+MEA吸收液流量0.5 m~3/h,烟气流量低于8 m~3/h;DEA+PZ吸收液流量0.7 m~3/h,烟气流量不超过10 m~3/h;MEA+PZ吸收剂流量0.5 m~3/h,烟气流量低于10 m~3/h。EDA+DEA+PZ叁组分混合吸收剂的脱碳效率高于EDA+DEA混合吸收剂。综合考虑脱碳效率和吸收剂稳定性,得到:本实验条件下最佳配比500 mol/m~3 EDA+50 mol/m~3 DEA+200 mol/m~3 PZ,吸收液流量控制在0.5-0.6 m~3/h较合适。EDA+MEA+PZ混合吸收剂的脱碳效果优于EDA+MEA混合吸收剂。总浓度500mol/m~3,最佳配比是EDA:MEA:PZ=0.4:0.4:0.2,吸收液流量控制在0.6m~3/h较合适。针对实际燃煤电厂脱硫塔后烟气中仍存在SO_2气体,且醇胺类吸收剂对SO_2有较强的吸收性,必定会对中空纤维膜法脱碳效率产生影响。本文展开了SO_2气体对中空纤维膜脱碳效果影响特性的实验研究。得到:SO_2气体造成EDA,EDA+MEA,EDA+MEA+PZ叁种胺类吸收剂脱碳效率不同程度下降。利用混合吸收液,添加活化剂,适当提高吸收液浓度,和增大液气比可以抑制SO_2气体对脱碳效率的影响。几种吸收剂对SO_2气体耐受能力从大到小顺序是:EDA+MEA+PZ(0.4:0.4:0.2)>EDA+MEA(0.6:0.4)>EDA。
于娜娜[8]2013年在《超重力湿法深度脱除烟气中SO_2技术研究》文中研究说明烟气中约含有12%的CO_2，CO_2是引发温室效应的污染物，但在蔬菜大棚中为保证作物正常生长，需定期补充CO_2，因此CO_2也是一种很好的资源。烟气中SO2的存在，会影响作物的正常生长，若将烟气用于蔬菜大棚的补碳，必须将其脱除。经计算得出，当烟气中CO_2含量为12%、SO_2浓度为1428mg/m3时，需将烟气中SO_2深度脱除至14.3mg/m~3以下，才能满足蔬菜大棚补碳的要求。但现有的脱硫技术，多以低于国标规定环保排放标准的100mg/m3为目标，不能满足深度脱硫的要求。目前湿法脱硫吸收过程多在塔设备中进行，传统塔设备脱硫效率低，而超重力技术可以强化传质，提高脱硫率。本文结合大棚蔬菜生长对烟气深度脱硫的要求以及超重力旋转填料床的优势，提出应用超重力旋转填料床作为吸收设备进行模拟烟气深度脱硫研究。本文分别采用NaOH、Na_2CO_3、Na_2SO_3叁种水溶液作为吸收液，对其脱硫效果进行对比研究。考察各操作参数对脱硫效果的影响规律，旨在寻求最优工艺条件。同时，在脱硫的适宜操作条件下，考察出口烟气中CO2的含量。通过计算，考察能否达到深度脱硫和蔬菜大棚补碳的目的。实验研究表明，采用NaOH吸收液脱硫，脱硫率随液气比、超重力因子、吸收液浓度的增加而增大，随烟气处理量的增加而减小。所确定的适宜操作条件适用于SO_2浓度低于1428mg/m~3的烟气。适宜操作条件为：液气比为1.25L/m~3~1.75L/m~3，超重力因子为63~98，吸收液浓度为0.05mol/L~0.0625mol/L。在此条件下，处理SO_2浓度低于1428mg/m~3的烟气，可以使脱硫率高于99%，出口SO2浓度低于14.3mg/m~3，实现深度脱硫的目的。但不足之处是，CO_2脱除率为67.1%，出口烟气中CO_2浓度较低，不利于蔬菜大棚补碳。采用Na_2CO_3吸收液脱硫，脱硫率随液气比、超重力因子、吸收液浓度的增加而增大，随烟气处理量的增加而减小。所确定的适宜操作条件适用于SO_2浓度低于1428mg/m~3的烟气。适宜操作条件为：液气比为1.5L/m~3~1.75L/m~3，超重力因子为63~98，吸收液浓度为0.0625mol/L~0.075mol/L，操作条件与NaOH的相差不大。在此条件下，处理SO_2浓度低于1428mg/m~3的烟气，脱硫率高于99%，出口SO2浓度低于14.3mg/m~3。CO_2脱除率仅为14.3%，满足蔬菜大棚补碳的要求。采用Na_2SO_3吸收液脱硫，脱硫率随液气比、超重力因子、吸收液浓度的增加而增大。适宜操作条件为：液气比为2.5L/m~3~4L/m~3，超重力因子为98~150，吸收液浓度为0.075mol/L~0.1mol/L。各项参数与NaOH吸收液和Na_2CO_3吸收液脱硫相比，相差较大，导致成本增加。因此，不宜将其用作深度脱硫吸收液。本文通过对烟气脱硫实验研究，综合叁种吸收液的操作条件和脱硫效果，同时结合蔬菜大棚补碳的目的，选择Na_2CO_3溶液为吸收液，既可以深度脱除烟气中SO_2，脱硫后烟气也可满足蔬菜大棚中对碳源的需求。
梁昌娟[9]2011年在《室温离子液体吸收烟气中二氧化硫的传质研究》文中研究指明室温离子液体因其具有独特的物理化学性质近年来受到国内外学者的广泛关注。传统的烟气脱硫方法存在很多缺点,开发可循环使用,高效、无污染的环境友好型脱硫剂不仅是可持续发展的需要,也是实现烟气脱硫由传统污染治理模式向低消耗、低污染、高效益的循环经济型模式转变的关键。本文筛选出两种碱性离子液体,研究了它们对SO_2的吸收和解吸行为,发现它们对SO_2具有优良的吸收性能,是应用于工业过程中含硫气体如烟气中SO_2脱除的一种潜在脱硫剂。本文首先研究了离子液体氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑盐[BMIM]OH对SO_2的吸收性能。研究结果表明,[BMIM]OH对SO_2具有较好的溶解能力,[BMIM]OH的吸收量和吸收速率随温度的升高而减小。吸收的SO_2大部分可以通过加热的方式解吸出来,吸收过程可重复进行,7次循环的平均解吸率高达94.7%。在一次循环实验中,25℃,0.1MPa下,平均每克的离子液体可解吸出0.59g SO_2(1.45mol SO_2/mol IL)。为了提高吸收效率,降低离子液体的粘度,将离子液体负载到多孔硅胶上进行吸收实验,结果表明负载后的离子液体仍表现出良好的循环吸收和解吸能力,在一次循环中每克负载离子液体大约可解吸出0.41g SO_2。5次循环的解吸率均在90%以上。其次研究了离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐[AMIM]Cl,[AMIM]Cl比离子液体[BMIM]OH具有更高的吸收能力,在25℃,0.1MPa下吸收量高达3.27mol SO_2/mol IL;通过研究吸收过程可以发现,随着SO_2的吸收,离子液体的性质发生了很大变化,包括粘度和pH值减小,导电率和密度增加,吸收过程为放热过程,这些都说明离子液体与SO_2之间存在相互作用。[AMIM]Cl可重复使用,在一次吸收循环实验中,25℃,0.1MPa下平均每克[AMIM]Cl可分离出1.03g SO_2(2.55mol SO_2/mol IL)。采用硅胶负载后的离子液体对SO_2仍具有较高的吸收能力,负载离子液体可重复使用,平均每次循环过程每克硅胶可分离出0.58g SO_2。此外,采用热力学模型解释了SO_2在两种离子液体中的溶解度数据,通过计算SO_2在两种离子液体中的溶解焓和熵,发现焓值与熵值与其对应的SO_2吸收量有一定的吻合关系,溶解的焓值和熵值大小和符号可以反映离子液体与SO_2相互作用的大小。为了研究温度与溶解度的关系,通过多项式将SO_2在离子液体中的摩尔分数与温度进行关联拟合,得到相应的拟合关系式。本研究制备的两种离子液体具有制备过程简单,吸收能力高,可重复利用等优点,是环境友好型的脱硫剂,具有潜在的工业应用前景。
参考文献：
[1]. 中空纤维吸收二氧化硫的传质过程研究[D]. 刘锋. 西安建筑科技大学. 2004
[2]. 膜吸收法海水脱硫研究[D]. 孙雪雁. 大连理工大学. 2007
[3]. 膜接触器在烟道气脱硫中的应用[J]. 娄立国, 张玉忠. 广州化工. 2018
[4]. 中空纤维膜吸收烟气二氧化硫[J]. 薛娟琴, 王召启, 洪涛, 李伟达. 广东化工. 2005
[5]. 液膜法吸收冶炼烟气中低浓度SO_2研究[D]. 谢韬. 西安建筑科技大学. 2005
[6]. 膜吸收法海水脱硫过程中的传质性能研究[C]. 孙雪雁, 徐栋. 第叁届膜分离技术在冶金工业中应用研讨会论文集. 2009
[7]. 中空纤维膜接触器内多组分醇胺类吸收剂对CO_2吸收特性实验研究[D]. 屈紫懿. 重庆大学. 2016
[8]. 超重力湿法深度脱除烟气中SO_2技术研究[D]. 于娜娜. 中北大学. 2013
[9]. 室温离子液体吸收烟气中二氧化硫的传质研究[D]. 梁昌娟. 青岛科技大学. 2011