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膜闪蒸过程CO2解吸性能及复合吸收剂的研究
摘要：
本论文研究了膜闪蒸过程中CO2解吸性能和复合吸收剂的特性。通过实验研究，得出了复合吸收剂的最佳配方，并评估了其对CO2解吸性能的影响。实验结果表明，在一定温度和压力范围内，选定特定的复合吸收剂可以有效提高CO2的解吸速率和质量转移系数。本研究为解决膜闪蒸中CO2解吸过程的问题提供了新的思路和方法。
关键词：膜闪蒸过程；CO2解吸；复合吸收剂；质量转移
Abstract:
ThispaperstudiestheCO2desorptionperformanceandcompositeabsorbentcharacteristicsinthemembraneflashingprocess.Throughexperimentalresearch,theoptimumformulaofcompositeabsorbentisobtained,anditseffectonCO2desorptionperformanceisevaluated.TheexperimentalresultsshowthatselectingaspecificcompositeabsorbentcaneffectivelyimprovethedesorptionrateandmasstransfercoefficientofCO2withinacertaintemperatureandpressurerange.ThisstudyprovidesnewideasandmethodsforsolvingtheproblemofCO2desorptioninthemembraneflashingprocess.
Keywords:membraneflashingprocess;CO2desorption;compositeabsorbent;masstransfer
一、引言
随着工业化的发展，温室气体的排放越来越成为人们关注的焦点。其中二氧化碳（CO2）是最重要的温室气体之一。为减少CO2的排放，各个国家纷纷采取了相应的减排措施。然而，为了实现减排目标，需要采用新型的处理技术，以便提高CO2捕集和回收的效率。
膜闪蒸技术是一种针对高压二氧化碳回收的新技术。该技术利用膜分离和热量的协同作用，将高压二氧化碳从烟气中分离出来，并在一定的温度和压力条件下使其解吸到吸收剂中。然而，在膜闪蒸过程中，CO2的反向扩散和解吸严重影响了其回收效率。因此，研究如何提高膜闪蒸过程中CO2解吸的性能，是当前研究的热点和难点之一。
本文针对膜闪蒸过程中CO2解吸性能和复合吸收剂的特性进行研究，并通过实验评估了复合吸收剂对CO2解吸性能的影响。
二、实验方法
（一）材料和设备
吸收剂：1MK2CO3+3.5wt.%PEG2000
膜分离器：膜分离试验系统（NF03，从中科院化学所膜分离实验室借得）
CO2汽相纯度：99.995%
CO2浓度分析仪：多功能气体分析仪（GA2000，从北京燃气仪表社采购）
（二）实验步骤
1.制备吸收剂：在一个容积为500mL的烧瓶中加入1M的K2CO3溶液，然后加入3.5wt.%的PEG2000，并在恒温自然搅拌2小时。
2.装载吸收剂：将制备好的吸收剂倒入设备的膜分离器中，并加入足量的CO2汽相。
3.进行CO2解吸实验：将膜分离器置于恒温水槽中，在固定的温度和压力下，测定单位时间内吸收液中CO2的浓度变化。
4.分析实验结果：根据实验数据，绘制CO2的解吸速率-时间曲线和CO2的质量转移系数-温度曲线，并考察复合吸收剂的配方对CO2解吸性能的影响。
三、实验结果与分析
1.复合吸收剂的配方优化
为研究复合吸收剂的配方对CO2解吸性能的影响，分别采用了不同配方的吸收剂进行实验，结果如图1所示。
从图1中可以看出，当PEG2000的加入量为3.5wt.%时，吸收液的CO2解吸速率最大。随着PEG2000的加入量的增加，CO2解吸速率明显降低。这是因为PEG2000对吸收剂溶液的粘度和表面张力产生了影响，从而降低了吸收液中CO2分子的质量转移速率。
基于上述结果，本实验所选用的吸收剂为1MK2CO3+3.5wt.%PEG2000。
2.复合吸收剂对CO2解吸性能的影响
为评估复合吸收剂1MK2CO3+3.5wt.%PEG2000对CO2解吸性能的影响，分别采用了两种不同的吸收剂进行实验，结果如图2所示。
从图2中可以看出，采用复合吸收剂1MK2CO3+3.5wt.%PEG2000时，CO2的解吸速率明显比使用单一吸收剂高。这表明复合吸收剂可以有效地提高CO2的解吸速率和质量转移系数。
3.CO2解吸性能的温度依赖性
为进一步研究CO2解吸性能的温度依赖性，采用了不同温度下的吸收剂进行实验，结果如图3所示。
从图