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利用膜吸收技术分离沼气中C02

晏水平,陈竞翱,艾平,王媛媛,张衍林
(华中农业大学工学院,武汉430070)

摘要:为了综合沼气C02化学吸收法和膜分离法技术的优点,采用疏水性聚丙烯中空纤维膜接触器作为反应器,以净化气中CH4体积分数、系统C02传质速率和能耗因子为丰要指标,研究了常压F乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和兰乙醇胺(TEA)吸收剂对模拟沼气的C02分离性能。结果表明,膜C02吸收技术叮应用于沼气C02分离,当采用MEA作为吸收剂,且沼气流量为120 L/11时,净化气中CH4体积分数可达97.8%,而沼气流量为300 L,Il时,系统C02传质速率达到最高,为18.03 mol/(m2.h),且吸收剂的C02分离性能排序为:MEA>DEA>TEA>H20。能耗因子分析结果表明,0.175~0.20 mol/mol为较优的MEA贫液C02负荷,DEA的气液比可选择16.7 L/L。膜C02吸收系统的经济性分析结果显示,膜吸收系统具有较低的C02分离成本,且当沼气工程规模由l 000m3/d增加到12 000m3/d时,膜C02吸收系统的单位沼气C02分离成本将F降78.6%,达到O.50元/m3。该文研究结果呵对沼气的高效提纯提供参考。
    关键词:沼气,提纯,经济性分析,吸收剂,C02,中空纤维膜
    doi:10.3969/j.issn.1002 6819.2012.11.032
    中图分类号:S216.4 文献标志码:A 文章编号:1002 6819(2012)一11—0196—09
    晏水平,陈竞翱.艾平,等.利用膜吸收技术分离沼气中C02Ⅲ.农业工程学报.2012,28(11):196--204.
   Yall Shuiping,Chen Jing’ao,Ai Ping,et a1.C02 removal from biogas by using membrane absorption technology[J[.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2012,28(1 1):196--204.(in Chinese with English abstract)

0引言
    据美国能源信息管理局2010年预测,到2035年,天然气在能源利用中的比例将大幅增加Ⅲ。但如何保证天然气的可持续和稳定供应已成为各国高度关注的焦点。随着产业沼气的快速发展,基于沼气获得的生物天然气可在一定程度上缓解天然气的短缺。同时,生物天然气是可再生能源,可实现C02的近零排放。厌氧发酵所产生的沼气要应用于工业生产,如作为车载燃料,其CH。体积分数应高于95%。冈此,必须对沼气进行提纯净化,尤其是大幅降低C02的浓度。沼气中CO:的脱除技术主要有高压水洗、变压吸附、物理吸收、化学吸收、膜分离和低温液化等技术。。其中,膜分离技术具有占地小、易线性放大、操作柔性好和运行成本较低等优势,但其性能受制于膜对C02的选择性,且CH4损失大,而化学吸收法技术具有C02脱除效率高、CH。损失低和操作简单等优点,但投资高、能耗大,因此结合2种技术而形成的膜C02吸收法技术将会融合2种技术的优点,有助十解决上述2种技术存在的缺点。目前膜吸收法技术在烟气C02脱除与天然气C02分离等领域研究较多,但在沼气提纯方面研究较少。

因此,本文以常见疏水性聚丙烯(polypropylene,PP)中空纤维膜接触器为C02吸收装置,以蒸馏水、乙醇胺(monoethanolamine,MEA)、二乙醇胺(diethanolamine,DEA)和三乙醇胺(triethanolamine,TEA)为吸收剂,研究了膜吸收法技术分离沼气中C02的可行性,并对气、液相关键操作参数的影响进行了分析。

利用膜吸收技术分离沼气中C02



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