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膜吸收过程传质性能的研究

膜吸收技术是将膜分离技术与传统气体吸收技术相耦合的新型分离技术。在膜吸收过程中,气液两相分别在膜两侧流动,在膜微孔处接触发生传质。由于膜吸收这个特点,使得该技术能克服传统气体吸收塔液泛、雾沫夹带、负荷限等缺点,并具有单位体积接触面积大、通量大、可任意改变两相的流量等优点。该过程所使用的膜多是固体多孔膜。多孔膜本身不具有分离作用,只起到分隔两相和固定相界面的作用。目前,膜吸收过程传质性能的研究远不能满足理论研究和工程应用的需要,故对其深入进行实验和理论研究,具有重要的理论意义和实际价值。本文主要从以下几方面对膜吸收过程的传质性能进行了实验和理论研究:(1)选用具有不同微观结构的板式膜,采用合适的操作流程和反应分离体系(慢速吸收体系:纯CO_2-去离子水;快速吸收体系:纯CO_2-NaOH溶液),放大液相传质阻力,深入的研究了膜微孔大小、膜厚度、孔隙率、膜微孔形态等因素对膜吸收过程传质性能的影响。实验结果表明,膜厚度不影响膜吸收过程  (本文共147页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京化工大学
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孔隙率对多孔膜气体吸收过程传质性能影响的研究

膜吸收过程是将膜过程与常规的气体吸收过程相结合的一种新型膜基平衡分离过程。随着工业的发展和膜技术水平的提高,将膜吸收技术应用于酸性气体的脱除或分离成为一种有效而节能的分离方法。通过对两种不同孔隙率的疏水性聚丙烯中空纤维膜组件进行实验比较和从CO2/空气混合气中用NaOH吸收CO2时传质系数的差异的分析,研究了表面孔隙率对膜吸收过程传质性能的影响。几种不同孔隙率的PTFE板式膜非稳态吸收实验进一步证明了膜气体吸收过程中孔隙率对传质面积的影响。另外,孔隙率对传质的影响效果随吸收液吸收能力的差别也存在差异。通过对实验的研究,采用随机分布的半球形流体微元建立了多孔膜气体吸收的传质模型,使传质系数的预测值更具有普遍适用性,并能够更好地反映多孔膜吸收过程的传质机理。用此模型将中空纤维膜气体吸收实验时孔隙率对传质系数的影响进行了理论分析和计算,模型预测值与实验数据具有很好的一致性。 在膜气体吸收传质模型中充分考虑孔隙率及其他膜结构参数对传质性...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
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膜吸收净化含苯废气及其传质性能的研究

本文以含苯废气作为研究体系,开展了膜吸收工艺在VOCs净化领域的研究,研究内容主要包括工艺性能研究和传质理论研究。工艺性能研究方向主要围绕工艺参数的优化、膜材质与吸收剂的兼容性研究等方面展开。传质理论方向则以双膜理论为基础,结合传质阻力方程,建立了传质微分模型,模拟膜吸收传质过程,预测传质相关系数。同时,对减压膜蒸馏工艺再生吸收剂性能也进行了初步的研究,建立了膜吸收-减压膜蒸馏新型组合工艺。首先,根据膜吸收工艺的特点、吸收剂循环利用以及与膜材质的兼容性等因素,结合传统吸收工艺对VOCs吸收剂的要求,对含苯废气吸收剂进行筛选,最终选取工业用于芳烃提纯的N-甲酰吗啉(NFM, n-Formyl morpholine)水溶液作为吸收剂,测定了不同浓度的NFM水溶液的密度、粘度、表面张力和亨利定律常数(苯)等物性参数,通过线性拟合得到不同条件下物性常数的计算公式;采用扫描电镜观察了使用前后膜表面形态的变化,结果表明:NFM水溶液具有较高...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京化工大学
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孔隙率对膜吸收传质行为的影响

在传统吸收过程中,气液两相直接接触发生传质。而在膜吸收过程中,由于多孔膜的存在,实现了气液两相间接接触传质,克服了传统吸收过程中的操作问题如液泛、鼓泡、沟流、雾沫夹带等,因此,膜在膜吸收过程中扮演着重要角色。溶质由膜孔处向液相主体扩散,而不是整个膜表面。因此,深入研究膜孔结构对液相侧溶质扩散的影响,将有利于揭示溶质在膜表面的微观传质行为。膜吸收技术前期研究表明:膜孔隙率对膜吸收过程影响的本质是膜表面膜孔与膜壁的存在使得膜表面溶质浓度分布不均匀,溶质由这层不均匀液层向液相主体扩散,造成了有效传质面积的改变。膜表面溶质浓度分布的不均性受膜孔隙率、两相流动状态、体系物质和化学反应快慢的影响。由于大多数研究者未考虑膜孔结构对传质的影响,因此,建立的传质模型差异较大,应用受到很大的制约。本文在总结前人膜吸收实验数据的基础上,深入分析Re、rp/a、μ/μo、Ha、E等无因次数对传质的影响,建立了包含这些参数交互影响的传质模型,模型值与实验...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京化工大学
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膜吸收过程传质强化研究

膜吸收技术是脱除C02等温室气体最有前途的方法之一。然而,多孔膜的存在导致近膜壁面处溶质浓度分布不均(微观层面)以及中空纤维膜接触器壳程流体流动状态的非理想性(宏观层面),给膜吸收传质过程带来了不利的影响。本文针对这两类问题系统地进行了膜吸收过程的传质强化研究。通过理论分析,提出了膜吸收过程的传质强化方法,建立数学模型对传质强化过程进行了描述和预测。利用添加固相微粒扰动液相边界层,改善了近膜壁面处溶质浓度分布的不均性;在壳程吸收剂中添加细微粒子或引入外源振荡,加强了中空纤维膜接触器内壳程流体的径向混合,改善了壳程流体的非理想性。具体阐述如下:基于表面更新理论并通过传质区域的划分,建立了固相粒子强化膜吸收过程的传质模型。考察了固相粒子固含率、多孔膜孔隙率、吸收剂pH值、粒子粒径等因素对强化过程的影响,使用实验数据对模型结果进行验证,二者吻合良好。所建立的传质模型,可较好地对固相粒子强化膜吸收传质过程进行描述和预测。研究了吸收剂中固...  (本文共165页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
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中空纤维膜接触器内有机胺溶液吸收CO_2传质性能的实验与模拟研究

近几十年来,因化石燃料的大量燃烧,产生了大量的CO_2并排入大气,引发了一系列的环境问题,其中最具代表性的是全球气候变暖。当今,全世界约2/5的CO_2排放来自燃煤电厂。因此实现燃煤电厂的CO_2捕获与封存已刻不容缓。目前,基于有机胺捕获剂的化学吸收法已成为最成熟的CO_2捕获技术之一。然而在其应用过程中仍面临一些亟待解决的问题,例如能耗高、占地面积大和设备腐蚀,在传统塔设备运行过程中也常出现溢流、冒泡、沟流和雾沫夹带等操作问题,从而严重影响了传质效率,降低了CO_2捕集性能。基于中空膜接触器的CO_2分离技术充分结合了化学吸收法和膜分离法的优点。与传统化学吸收法相比,其设备占地面积小、重量轻、传质效率高、气液两相独立控制以及操作弹性较高,是一种应用前景良好的新型气体分离技术。但在应用过程中仍存在吸收剂再生能耗高、膜在运行过程中发生润湿而降低传质性能等问题,成为了膜吸收法捕获二氧化碳技术推广应用的一大瓶颈。基于此,为提高CO_2...  (本文共106页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北大学
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旋流雾化塔板传质性能研究

旋流雾化塔板是一种新型立体喷射型塔板,本文实验以乙醇—水为介质,通过双塔精馏实验装置,主要研究环隙对传质性能的影响,同时也探究了塔板其他结构参数对传质性能的影响。将所得实验结果与提升性能实验结果进行比较,以期互相验证。调整出气面积与升气筒截面积之比,出气面积与升气筒截面积之比为120%的塔板传质性能最佳,正常操作气速下,全塔效率为85%,比传质性能次好的塔板效率高出5%。调整底隙高度,底隙高度为10mm的塔板传质性能最佳,正常操作气速下,全塔效率约为85%,比传质性能次好的塔板效率高出15%。三叶片旋流板传质性能优于五叶片旋流板,正常操作气速下,三叶片旋流板全塔效率高出五叶片旋流板约12%。升气筒上端小圆孔开放的塔板传质性能优于小圆孔封闭的塔板,全塔效率约高出5%。将旋流雾化塔板传质性能与提升性能进行对比。环隙面积与升气筒截面积之比为120%时,相对液相提升量最大,与传质实验结果一致。五叶片旋流板相对液相提升量略优于三叶片旋流板...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>