近些年來,隨著全球溫室效應(yīng)的不斷加劇,CO2等溫室氣體的處理因而日益受到人們的密切關(guān)注。作為未來最具潛力的減排技術(shù),CO2捕獲與封存（CCS）技術(shù)可從根本上解決電力等行業(yè)的碳排放問題,是應(yīng)對(duì)全球氣候變化的重要戰(zhàn)略抉擇。而目前燃煤電廠中主要采用傳統(tǒng)的化學(xué)吸收法,但是該法存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝置龐大、占地面積大、質(zhì)量重、氣液相控制不容易等問題。因此,新興的膜技術(shù)工藝方法因其占地面積小、質(zhì)量輕、氣液兩相獨(dú)立操作、氣液接觸面積大等優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是一種具有較高前景和較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用方法。本文首先以CO2捕集作為研究對(duì)象,初步設(shè)計(jì)并搭建了一套利用余熱回收技術(shù)的中試規(guī)模的中空纖維膜接觸器吸收與解吸混合氣中CO2的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),采用聚丙烯（PP）膜接觸器,以CO2/N2為模擬煙氣和去離子水為物理吸收劑,從氣體流速、液相流速、CO2體積分?jǐn)?shù)和串聯(lián)膜接觸器等方面考察了膜吸收CO2的能力。另一方面,基于有限元分析方法,利用COMSOL Multiphysics軟件模擬研究了CO2在中空纖維膜接觸器內(nèi)的吸收過程。研究結(jié)果表明,在特定條件下,當(dāng)增大氣體流速或混合氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)時(shí),CO2脫除率呈現(xiàn)出明顯下降的趨勢(shì);當(dāng)液體流... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：136 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
符號(hào)說明
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 CO_2脫除方法
        1.2.1 燃燒前捕集
        1.2.2 富氧燃燒技術(shù)
        1.2.3 燃燒后捕集
    1.3 膜吸收法研究進(jìn)展
        1.3.1 膜吸收法基本原理
        1.3.2 膜吸收法的應(yīng)用進(jìn)展
        1.3.3 吸收劑的選擇
        1.3.4 膜材料的選擇
        1.3.5 膜接觸器的類別
        1.3.6 氣液相參數(shù)的影響
        1.3.7 系統(tǒng)操作條件的影響
        1.3.8 膜接觸器結(jié)構(gòu)尺寸的影響
    1.4 膜吸收法傳質(zhì)過程分析
        1.4.1 液相傳質(zhì)
        1.4.2 膜側(cè)傳質(zhì)
        1.4.3 氣相傳質(zhì)
    1.5 促進(jìn)傳遞膜分離CO_2研究進(jìn)展
        1.5.1 促進(jìn)傳遞膜基本原理及模型
        1.5.2 促進(jìn)傳遞膜CO_2分離研究進(jìn)展
    1.6 本文的選題背景
    1.7 本文的主要研究?jī)?nèi)容
2 聚丙烯中空纖維膜接觸器物理吸收煙氣中CO_2實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及設(shè)備
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與方法
        2.2.3 H_2O-CO_2反應(yīng)機(jī)理
    2.3 數(shù)據(jù)分析方法
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 氣相流速對(duì)CO_2脫除率的影響
        2.4.2 液相流速對(duì)CO_2脫除率的影響
        2.4.3 煙氣組分對(duì)CO_2脫除率的影響
        2.4.4 串聯(lián)膜組件對(duì)CO_2脫除率的影響
    2.5 小結(jié)
3 中空纖維膜接觸器物理吸收CO_2的數(shù)值模型研究
    3.1 引言
    3.2 物理模型
    3.3 數(shù)學(xué)模型
        3.3.1 管程控制方程
        3.3.2 膜側(cè)控制方程
        3.3.3 殼程控制方程
    3.4 模型求解及網(wǎng)格分析方法
    3.5 模型驗(yàn)證
    3.6 小結(jié)
4 MDEA/PZEA膜吸收煙氣中CO_2特性研究
    4.1 引言
    4.2 膜接觸器參數(shù)及操作條件
    4.3 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理
        4.3.1 MEA-CO_2反應(yīng)機(jī)理
        4.3.2 PG-CO_2反應(yīng)機(jī)理
        4.3.3 MDEA/PZEA-CO_2反應(yīng)機(jī)理
    4.4 求解方法
    4.5 數(shù)據(jù)分析方法
    4.6 模型驗(yàn)證
    4.7 三維濃度分布
    4.8 氣液相參數(shù)的影響
        4.8.1 氣相流速的影響
        4.8.2 液相流速的影響
        4.8.3 CO_2體積分?jǐn)?shù)的影響
        4.8.4 液相濃度的影響
        4.8.5 添加劑相對(duì)濃度的影響
    4.9 系統(tǒng)操作條件的影響
        4.9.1 氣液相溫度的影響
        4.9.2 操作壓力的影響
        4.9.3 流動(dòng)方向的影響
        4.9.4 流動(dòng)狀態(tài)的影響
        4.9.5 膜接觸器串聯(lián)的影響
    4.10膜接觸器結(jié)構(gòu)的影響
        4.10.1 膜絲半徑的影響
        4.10.2 膜絲壁厚的影響
        4.10.3 纖維膜長(zhǎng)度的影響
        4.10.4 纖維膜根數(shù)的影響
        4.10.5 膜接觸器半徑的影響
        4.10.6 孔隙率與曲折因子的影響
        4.10.7 潤(rùn)濕性的影響
    4.11小結(jié)
5 膜吸收技術(shù)在沼氣中脫除CO_2的應(yīng)用研究
    5.1 引言
    5.2 沼氣純化系統(tǒng)
    5.3 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理
        5.3.1 TEA-CO_2反應(yīng)機(jī)理
        5.3.2 DEA-CO_2反應(yīng)機(jī)理
        5.3.3 PA-CO_2反應(yīng)機(jī)理
    5.4 數(shù)值求解方法
    5.5 膜內(nèi)氣液濃度分布
    5.6 氣液相參數(shù)對(duì)沼氣純化的影響及模型驗(yàn)證
        5.6.1 氣速對(duì)沼氣純化的影響
        5.6.2 液速對(duì)沼氣純化的影響
        5.6.3 CO_2體積分?jǐn)?shù)對(duì)沼氣純化的影響
        5.6.4 液相濃度對(duì)沼氣純化的影響
    5.7 系統(tǒng)操作條件對(duì)沼氣純化的影響
        5.7.1 操作壓力對(duì)沼氣純化的影響
        5.7.2 流動(dòng)方向?qū)φ託饧兓挠绊?br>        5.7.3 流動(dòng)狀態(tài)對(duì)沼氣純化的影響
    5.8 膜接觸器結(jié)構(gòu)對(duì)沼氣純化的影響
        5.8.1 膜絲內(nèi)徑對(duì)沼氣純化的影響
        5.8.2 膜絲壁厚對(duì)沼氣純化的影響
        5.8.3 纖維膜長(zhǎng)度對(duì)沼氣純化的影響
        5.8.4 纖維膜根數(shù)對(duì)沼氣純化的影響
        5.8.5 串聯(lián)膜組件對(duì)沼氣純化的影響
    5.9 小結(jié)
6 CO_2在PVA促進(jìn)傳遞膜內(nèi)的吸附特性研究
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備
        6.2.2 自支撐膜的制備
        6.2.3 CO_2在促進(jìn)傳遞膜內(nèi)吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)試
    6.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
    6.4 紅外光譜分析
    6.5 溫度對(duì)CO_2吸附的影響
    6.6 壓力對(duì)CO_2吸附的影響
    6.7 進(jìn)氣水蒸汽含量對(duì)CO_2吸附的影響
    6.8 載體對(duì)CO_2吸附的影響
    6.9 小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A. 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄
    B. 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的期刊社論
    C. 作者在攻讀博士學(xué)位期間申報(bào)的專利
    D. 作者在攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]增壓O2/CO2氣氛下煤燃燒特性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 胡海華,段倫博,陳曉平,韓冬,潘玄.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(04)
[3]沼氣提純生物天然氣技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 鄭戈,張全國(guó).  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2013(17)
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博士論文
[1]聚丙烯中空纖維膜接觸器分離CO2的研究[D]. 呂月霞.華東理工大學(xué) 2011
[2]餐廚垃圾制沼及膜法沼氣提純一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及理論研究[D]. 尼姝麗.東北林業(yè)大學(xué) 2011
[3]膜吸收和化學(xué)吸收分離CO2特性的研究[D]. 晏水平.浙江大學(xué) 2009
[4]中空纖維膜接觸器分離燃煤煙氣中二氧化碳的試驗(yàn)研究[D]. 張衛(wèi)風(fēng).浙江大學(xué) 2006
[5]固載促進(jìn)傳遞CO2分離膜的研究[D]. 沈江南.浙江大學(xué) 2005

碩士論文
[1]聚丙烯中空纖維膜接觸器脫除CO2及膜孔潤(rùn)濕影響分析的試驗(yàn)研究[D]. 舒建輝.華東交通大學(xué) 2014
[2]中空纖維致密膜基吸收脫除CO2研究[D]. 孫承貴.中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所） 2005
[3]膜吸收法和化學(xué)吸收法脫除電廠煙氣中二氧化碳的試驗(yàn)研究[D]. 楊明芬.浙江大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3548625