耦合膜分离的新型CO2低温捕集系统性能优化

摘要

CO2捕集作为温室气体排放控制的有效手段已成为重要研究课题。作为新兴捕集技术之一,低温CO2捕集因产品纯度高、无附加污染等优势受到关注。然而,该技术能耗和捕集率对于气体中CO2浓度十分敏感,对于高CO2浓度气体可获得较高的CO2捕集率和较低能耗水平。基于此,本文提出了耦合膜分离的新型CO2低温捕集系统,通过膜材料选择渗透性实现待捕集气体CO2浓度主动调控,并在最优浓度下进行CO2低温捕集。首先基于不同传统低温捕集系统特点,对比分析了不同耦合系统模式,从而确定了最优耦合系统结构。针对最优耦合系统进行了运行参数优化,并分别基于实现系统捕集能耗最低与捕集率最高的目标,获得了膜渗透侧CO2浓度与进气CO2浓度间的关系式,为该耦合系统中膜组件选型提供指导。研究表明,本文提出的耦合系统捕集能耗为1.92MJ/kgCO2,相比于传统单一低温系统捕集能耗可降低16.5%。

关键词