海水烟气脱硫膜吸收单元及工艺研究.pdfVIP

第 31卷 第 5期 膜 科 学 与 技 术 Vol_31 No．5 2011年 1O月 MEMBRANE SCIENCEAND TECHN0L()GY Oct．2011 海水烟气脱硫膜吸收单元及工艺研究 陈 颖，关毅鹏，张召才，郭春刚，刘国昌，李晓明 (国家海洋局 天津海水淡化与综合利用研究所 ，天津 300192) 摘 要 ：以海水作为吸收剂，采用 自行研制的中空纤维管式膜接触器作为吸收单元 ，进行膜吸 收法海水烟气脱硫过程模拟试验研究．考察膜接触器结构、膜填充密度、膜吸收单元工艺方式、 模拟烟气so2浓度、温度、气液流量等因素对脱硫效率的影响．结果表 明，提高烟气温度、海水 流量、膜接触器内气液分布均匀程度、气液相有效接触面积、增加膜吸收级数，均有利于提高脱 硫率；烟气流量及S(_)2浓度的增大不利于 S()2的脱除；烟气流经管程的气液流程方式利于提高 脱硫率，但是气阻大，进气压力高，工程化应用难以实现．提高膜材料传质特性和优化设计膜接 触器结构是提 高膜吸收法烟气脱硫效率的根本途径． 关键词：中空纤维膜；膜接触器；海水烟气脱硫；膜吸收 中图分类号 ：TQ028．8；X701．3 文献标识码 ：A 文章编号：1007—8924(2011)05—0058—06 膜吸收法海水烟气脱硫是将膜吸收与海水烟气 本项研究采用 自制聚丙烯中空纤维管式膜接触 脱硫工艺相结合的新型烟气脱硫技术，即以海水作 器 ，广泛地考察膜接触器结构 、膜填充密度、膜吸收 为吸收剂，以膜接触器作为操作单元，气液两相可独 单元连接方式、气液相工艺流程及流动速率、模拟烟 立控制的脱硫过程．其特点是，疏水性膜材料可为气 气 SO浓度及温度等因素对脱硫效率的影响，为工 液两相提供巨大的有效接触界面，易于单元化操作， 程化应用试验奠定基础． 高效稳定．以海水作吸收液，可省去大量配制吸收液 1 买验 的淡水和药剂，无固态废弃物，节能环保． 20世纪 8O年代 中期，Zhang和 Cussler[1 将 1．1 原理 聚丙烯中空纤维微孑L膜首先用于酸性气体吸收，研 天然海水中含有大量可溶解的重碳酸盐，呈弱 究结果发现，膜吸收体系的体积传质速率比传统的 碱性 (pH为 7．5～8．3)，对 S 有较强的吸收能 填充塔高2o倍左右．因此，与传统__=广艺相比，膜吸收 力[．烟气通过疏水膜壁上的微孔与海水接触，气相 法烟气脱硫在传质速率方面优势明显． 中的SO透过膜微孔，与海水反应并被及日槠 走，从 目前 ，国内外关于膜吸收法烟气脱硫的研究焦 而实现 SO 的脱除． 点主要集中在吸收液的选择[ 、工艺参数探索l6] 1．2 实验材料 以及膜吸收机理研究l7等方面，相关膜吸收法海水 1．2．1 膜材料 烟气脱硫的研究鲜有报道．孙雪雁l8]等率先以海水 自制疏水性聚丙烯 (PP)中空纤维膜．外径 450 作吸收液，将膜吸收法用于烟气脱硫过程，初步考察 ～ 55O m；壁厚 30~50 m；孔隙率 52 ～7295／；气 了以清水 、海水以及与海水相 同pH 的NaOH 溶液 体通量 2．4～7．2m。／(m ·h)(O．010MPa)．耐酸 为吸收液 ，对 SO与空气混合气的脱硫效果 ，脱硫率 碱 、耐细菌腐蚀 ，机械强度高，其表面结构形态如图 达到 9O ；同时考察了气液压差 、气液相流速等 因 1所示 ． 素对脱硫效率的影响． 收稿 日期 ：2010—07—31；修改稿收到 日期：2010—0929 基金项 目：2008海洋公益性行业科研专项经费项 目(20080503