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膜吸收法浓海水烟气脱硫试验研究

作　者: 崔振东
导　师: 侯纯扬
学　校: 中国海洋大学
专　业: 海洋化学
关键词: 浓海水脱硫聚丙烯中空纤维膜膜接触器
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国以煤为主的能源结构是影响我国大气环境质量的主要因素之一。空气中90%二氧化硫来自于煤炭的燃烧。开发具有自主知识产权、利于发展循环经济和资源综合利用的烟气脱硫技术,对于推进节能减排、推动我国大气环境质量改善,具有重要意义。膜吸收法烟气脱硫技术是一种新型脱硫技术,与传统脱硫技术相比,具有占地面积小、传质效率高等优点。海水淡化和海水循环冷却工程所排放的浓海水,其化学组分浓度、碱度较普通海水高。利用有关浓海水作为吸收液,开展膜吸收法烟气脱硫,不仅可以降低吸收液成本,而且能够可以实现浓海水的再利用。目前,国内外尚无浓海水膜法烟气脱硫技术研究报道。本文研究了浓海水膜法烟气脱硫工艺及传质过程,为进一步实现工业化应用奠定了坚实基础。首先,对浓海水及海水水质进行了分析,并对聚丙烯中空纤维膜(PPHFM)进行了结构表征。初步证实了浓海水用于膜吸收法烟气脱硫试验的可行性。根据孔径大小及气体分子的平均自由程确定了气体通过PPHFM的扩散机理为介于努森扩散和分子扩散之间的过渡型扩散。其次,采用自制聚丙烯中空纤维膜接触器,以海水循环冷却系统排放的浓海水作吸收液,系统考察了操作方式、吸收液流量、烟气流量、烟气浓度、气液相压力差等因素对脱硫率的影响,并与相同pH值的原海水作吸收液进行了比对。结果表明：2倍浓海水吸收液与相同pH的原海水相比,对SO2吸收能力更强、脱硫率更高。当吸收液流量为10L·h-1、烟气流量为1000 L·h-1时,浓海水的脱硫率是原海水的2倍。在浓海水介质条件下,膜接触器性能稳定,具备潜在工业化应用前景。最后,在实验基础上,运用气态膜分离过程传质理论对气相、膜相、液相分传质系数进行了定性及定量分析,讨论了各因素对总传质系数的影响。结果表明：总传质系数随吸收液流量或进气流量增大而增大,气相中SO2浓度对总传质系数影响不明显。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 文献综述  11-28
  1.1 烟气中的二氧化硫及其危害  11
    1.1.1 烟气中的二氧化硫  11
    1.1.2 二氧化硫的危害  11
  1.2 常见脱硫方法  11-15
  1.3 膜吸收法烟气脱硫技术  15-20
    1.3.1 操作方式  16
    1.3.2 吸收液  16-17
    1.3.3 膜材料与膜结构  17-18
    1.3.4 其它因素对膜吸收的影响  18-19
    1.3.5 中空纤维膜接触器传质性能研究  19-20
    1.3.6 膜法脱除酸性气体的发展动态  20
  1.4 膜吸收法烟气脱硫理论基础  20-26
    1.4.1 膜接触器气体分离原理  20-21
    1.4.2 膜吸收法浓海水烟气脱硫传质过程  21-26
  1.5 课题的提出及研究内容  26-28
    1.5.1 本课题的研究意义  26-27
    1.5.2 本课题的研究内容  27-28
2 海水水质分析与膜结构性能表征  28-35
  2.1 海水水质分析  28-30
    2.1.1 实验药品及仪器  28
    2.1.2 分析方法及参数  28-29
    2.1.3 结果讨论  29-30
  2.2 膜结构性能表征  30-33
    2.2.1 膜结构参数  30
    2.2.2 孔隙率的测定  30-31
    2.2.3 气体通量的测定  31-33
    2.2.4 膜的平均孔径  33
  2.3 本章小结  33-35
3 膜吸收法浓海水烟气脱硫试验研究  35-51
  3.1 试验装置及流程  35-37
  3.2 试验条件及操作步骤  37
    3.2.1 试验条件  37
    3.2.2 操作步骤  37
  3.3 结果与讨论  37-49
    3.3.1 正反流程对脱硫率的影响  37-38
    3.3.2 膜接触器放置方式对脱硫率的影响  38-39
    3.3.3 气液流向对脱硫率的影响  39-40
    3.3.4 吸收液流量对脱硫率的影响  40-41
    3.3.5 烟气流量对脱硫率的影响  41-42
    3.3.6 烟气中SO_2浓度对脱硫率的影响  42
    3.3.7 液相操作压力变化对脱硫率的影响  42-44
    3.3.8 气相操作压力变化对脱硫率的影响  44
    3.3.9 烟气温度对脱硫率的影响  44-45
    3.3.10 膜接触器有效长度对脱硫率的影响  45-47
    3.3.11 膜接触器填充率对脱硫率的影响  47-48
    3.3.12 单位膜面积最大烟气处理量  48
    3.3.13 膜接触器的稳定性  48-49
  3.4 本章小结  49-51
4 膜吸收法浓海水脱硫过程传质分析  51-59
  4.1 传质系数的计算  51-56
    4.1.1 总传质系数的计算  51-52
    4.1.2 气相传质系数的计算  52-54
    4.1.3 膜相分传质系数的计算  54
    4.1.4 液相分传质系数的计算  54-56
  4.2 几种主要因素对总传质系数的影响  56-58
    4.2.1 总传质系数与吸收液流量的关系  56-57
    4.2.2 总传质系数与气体流量的关系  57
    4.2.3 总传质系数与SO_2浓度的关系  57-58
  4.3 本章小结  58-59
5 结论  59-60
参考文献  60-63
附录  63-64
致谢  64-65
个人简历  65
发表的学术论文  65

膜吸收法浓海水烟气脱硫试验研究

内容摘要

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