CO_2清除新技术的研究现状与进展

CO2清除是人居密闭环境大气生命维持系统的重要组成部分,传统上多以填料吸收塔为吸收装置清除,此法易产生液泛、沟流、雾沫夹带等现象,从而大大降低气液传质速率,因此开发新型CO2清除技术具有重要意义。超重力技术、膜吸收法、分子筛型固态胺法、微藻法和离子液体法成为近年来CO2清除技术的研究热点,本文分别介绍了这几种技术,并对每种技术特点进行概述。     

中空纤维膜吸收低浓度CO2气体研究

中空纤维膜吸收法是一种新型CO2清除技术,此法可以避免填料塔吸收时产生的液泛、沟流、雾沫夹带等现象。本文以一乙醇胺(MEA)为吸收液,利用中空纤维膜组件对低浓度CO2(≤0.5%)进行吸收,考查了吸收液流量和气体流量对CO2吸收效率(η)和总体积传质系数(KGa)的影响,并建立了传质模型,模型值和实验值基本吻合。结果表明,吸收液流量对η和KGa影响不大,吸收过程主要受气膜控制。     

中空纤维膜接触器吸收低浓度CO2气体研究

采用疏水性中空纤维膜接触器为吸收装置,以一乙醇胺(MEA)为吸收液,对低浓度CO2(≤0.5%)进行吸收,考察吸收液浓度、吸收液流量、气体流量和进气CO2浓度对CO2吸收效率η和总体积传质系数KGa的影响规律.结果表明,膜吸收法可以处理浓度为0.1%～0.5%的CO2,且保持较高的吸收效率;吸收过程受气相阻力控制,液相阻力对CO2的传质性能影响不大.根据传质理论,建立传质数学模型,模型结果与试验结果基本一致.     

中空纤维膜吸收低浓度CO2 工艺研究

采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组件为吸收装置,分别以一乙醇胺(MEA)和甘氨酸钾(PG)为吸收液对低浓度CO2(≤0.5%)进行吸收,考察了吸收液浓度、吸收液流量、吸收液碳化度、气体流量、进气CO2含量、气液流动方式等因素对CO2吸收效率η和总体积传质系数KGa的影响,同时对2种不同结构的中空纤维膜接触器进行了比较.研究结果表明:MEA和PG均可作为低浓度CO2吸收的吸收剂,但在相同操作条件下,MEA的吸收效果优于PG;吸收过程主要受气相阻力控制,气液采取逆流或并流的流动方式对吸收效果影响不大.     

潜艇舱室固态胺CO2清除技术的动力学分析

分析了潜艇舱室固态胺CO2吸附及水蒸气再生的反应机理,指出了CO2水合反应和水合CO2分解反应分别为吸附与再生过程的慢反应.在实际工况下,固态胺吸附CO2的速率受传质控制,水蒸气再生过程很快,其速率不是主要关注的问题.基于双膜理论及双电层理论,分析讨论了固态胺吸附传质过程,推导出了CO2总的传质速率方程,给出了影响速率的2个可调因素--温度及固态胺的含水量.     

潜艇舱室固态胺CO2清除技术的动力学分析

分析了潜艇舱室固态胺CO2吸附及水蒸气再生的反应机理,指出了CO2水合反应和水合CO2分解反应分别为吸附与再生过程的慢反应.在实际工况下,固态胺吸附CO2的速率受传质控制,水蒸气再生过程很快,其速率不是主要关注的问题.基于双膜理论及双电层理论,分析讨论了固态胺吸附传质过程,推导出了CO2总的传质速率方程,给出了影响速率的2个可调因素--温度及固态胺的含水量.     

有机胺溶液吸收CO2及其再生性能研究

为提高胺法吸收CO2的效率,减少过程中的胺损失,利用直接接触法和中空纤维膜接触器,考察了几种典型的单一有机胺溶液对不同浓度CO2的吸收特性及再生性能.试验结果表明,α碳-甲基取代胺能提高溶液的吸收容量,但总吸收速率下降;在低CO2浓度下,α碳-二甲基取代胺吸收速率较低且易析出;采用氨基乙酸钾(PG)和N-甲基甘氨酸钾(PMG)溶液,在膜吸收系统上可获得很高的CO2脱除效率,显示出良好的发展潜力.     

超重力法清除潜艇舱室CO_2实验

采用旋转填料床作为吸收装置,醇胺溶液作为吸收液,进行超重力法清除潜艇舱室CO2的实验,分析吸收液种类、填料、吸收液浓度、吸收液温度、吸收液流量等因素对CO2清除率的影响。结果表明,采用泡沫金属填料和MEA溶液可以获得最高的清除率;在相同的操作条件下,清除率随着吸收液浓度的增加逐渐增加,但当吸收液浓度增至一定值时,CO2的清除率趋于稳定;清除率随吸收液温度或流量的提高均呈先增加后减小趋势。     

固态胺纤维吸附CO2速率实验研究

模拟核潜艇环境工况条件,对固态胺纤维吸附CO2进行研究。实验测定了环境温度25℃、环境压力101kPa、气相中CO2含量0.5%时,固态胺纤维有水存在下吸附CO2的速率为5.57×10-4mmolig-1is-1。理论分析了吸附速率的控制过程,结果表明固态胺纤维吸附CO2总速率受双膜理论的液膜控制。     

静态混合器内CO2水吸收实验及液相体积传质分系数研究

SMV静态混合器是CO2水吸收的新型机械设备,利用NaOH溶液滴定法测量混合器出口水中CO2的浓度,提出分段推导法计算SMV静态混合器的平均液相体积传质分系数,并用回归的方法得出其与液相表观流速和入口含气率的关联式。