《通过膜闪蒸工艺分离英文翻译.docVIP

通过膜闪蒸工艺分离、回收CO2 Kazuhiro Okabe *, Hiroshi Mano, Yuichi Fujioka Research Institute of Innovative Technology for the Earth (RITE), 9-2, Kizugawadai, Kizugawa-shi, Kyoto 619-0292, Japan 摘要：一种新型CO2分离工艺的发展使得节能分离CO2成为现实，而且这项技术可以完全代替传统再生器，这就是以氧化铝膜为膜材料和以二乙醇胺溶液为吸收液的膜闪蒸工艺。此项工艺的电耗远小于传统化学吸收工艺的热能消耗。将能耗低的低温热能用来提高闪蒸温度的方法大大减少了电能的消耗，而且较传统工艺相比，膜闪蒸法的膜面积更小。如果低温能量（没有其他用途）能够被用于提高闪蒸温度，那么这个工艺将能大大的缩减CO2的捕集费用。 关键词：二氧化碳；膜；分离；化学吸收；胺合物 简介 由于大量CO2排放导致的全球变暖，引起了人们的广泛关注。解决全球变暖问题需要各国间的通力合作。解决全球变暖的基本原则是：严格控制化石燃料的燃烧和摆脱对化石燃料的依赖，即寻求新能源。然而，在短时间内将现有能源转变为可再生能源是非常困难的。因此，人们将目光聚集到了CO2捕集和储存技术上（CCS），并且在一些地方进行了试验。无论从应用CCS，还是从减少成本的角度出发，将CCS应用于实际当中——作为解决全球变暖问题的一种措施——是很有必要的。CCS技术的主要费用包括CO2的捕集、输送和注入、储存，其中CO2的捕集占总花费的绝大部分，所以要求减少CO2的捕集费用。 地球创新技术研究所（RITE）已经发明了一种用于分离CO2的促进传递膜，这种膜较传统聚合膜有更多的选择性（Okabe等人，2007），这是因为用膜进行CO2捕集所消耗的能量取决于膜的选择性。通常条件下，促进传递膜不稳定。为了使膜稳定，研究人员已提出了一些方法，比如凝胶化，顶层聚合，荚膜构造，凝固和新型液膜等（Kemperman等人，1996）。 为克服促进传递膜不稳定的问题，一种新型的膜技术出现了。Teramoto等人在2002年公布：在这种由液膜和吸收剂共同作用的新型平板膜中，能很好地将CO2从CO2和CH4的混合气流中分离出来。与普通促进传递膜相比，这种新型膜的CO2通过率要高出9倍，并且这种新型膜可以稳定地运行超过2个月。Teramoto等人也用毛细管膜进行了类似实验，这种膜成功地从模拟烟道气中浓缩收集了浓度高达98%的CO2。这种工艺的能耗是传统吸收工艺的55%（Teramoto等人，2003、2004）。 我们已对这个工艺进行了改进，改进后的工艺就是本文中所称的膜闪蒸工艺，它将应用于实际工程中进行CO2分离和捕集。这个工艺的主要原理如图1所示，在吸收塔中吸收CO2成为富液，富液被送往中空纤维内，并加压时使液透过膜。富液穿过膜到膜外，在这里压强降低，富液中的CO2释放出来。对此工艺，人们目前所认识到的优点有：捕集CO2的浓度高，能源消耗低，膜稳定以及常规的微孔膜也可以应用于此工艺（Okabe等人，2006）。根据目前的研究进展情况来看，发展膜闪蒸工艺以实现利用低温热能来节约能源的分离CO2技术，并通过常规再生器进行解吸成为了现实。 图1 膜闪蒸工艺流程示意图 方法 2.1．实验 表１ 中空纤维膜和膜组件的详细说明 中空纤维膜 膜组件 材料 直径 孔径（μm） 长（mm） 面积（cm2） 内（mm） 外（mm） 聚砜（PS） 1.0 1.45 0.1 540 340 聚砜（PS） 1.0 1.45 0.45 440 83 聚醚砜（PES） 0.8 1.3 0.05 450 114 聚醚砜（PES） 0.8 1.3 0.01 470 222 聚乙烯（PE） 0.7 1.2 0.25 475 104 聚乙烯（PE） 0.6 1.1 0.25 420 76 聚偏氟乙烯（PVDF） 1.1 1.6 0.45 470 81 聚偏氟乙烯（PVDF） 1.0 2.0 1.0 460 116 聚四氟乙烯（PTFE） 1.0 2.0 1.0 480 137 聚四氟乙烯（PTFE） 8.0 10 1.0 84 21 氧化铝（Al2O3） 7.0 10 0.5 465 102 氧化铝（Al2O3） 7.0 10 0.5 460 102 氧化铝（Al2O3） 7.0 10 1.0 445 98 我们利用聚砜（PS）、聚醚砜（PES）、聚乙烯（PE）、聚偏氟烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）和氧化铝（Al2O3）制成中空纤维膜单体。有关中空纤维膜材料和膜组件的详细说明列于表1，实验的条件列于表2。这些中空纤维曾被用