CO分離膜學習教案

1、會計學1CO分離膜分離膜第一頁，編輯于星期六：二點 三十八分。19652011全球CO2排放量第1頁/共18頁第二頁，編輯于星期六：二點 三十八分。l去除天然氣中的CO2可以提高天然氣產(chǎn)品品質(zhì)，減少設備和管道的腐燭，降低天然氣的運輸和儲存成本。lCO2也是一種重要的資源和工業(yè)氣體，在化工、油氣開采、食品、農(nóng)業(yè)、煙草、消防等領域有著廣泛的應用。l因此，分離捕集CO2在環(huán)境、化工、能源等領域都具有非常重要的意義。l如何高效分離回收CO2成為當前的重要研究課題。第2頁/共18頁第三頁，編輯于星期六：二點 三十八分。CO2分離方法的比分離方法的比較較分離方法分離方法優(yōu)點缺點溶溶劑劑吸收法吸收法 分離速

2、度快，選擇性高，技木成熟能耗高，存在溶劑損耗、回收困難、腐燭吸附法吸附法過程簡單，能耗低，無腐燭吸附劑用量大、解吸頻繁，CO2回收率低低低溫溫分離法分離法分離效果好,易得到高純度的CO2設備投資大，成本高，工藝復雜膜分離法膜分離法效率高，設備簡單，投資低，能耗低環(huán)境友好難以得到高純度CO2膜分離法是當今世界上發(fā)展迅速的一項節(jié)能的膜分離法是當今世界上發(fā)展迅速的一項節(jié)能的COCO2 2分離技術，它是一種較新的沒有相變的物理分離分離技術，它是一種較新的沒有相變的物理分離方法，具有方法，具有設備簡單、占地面積小、操作方便、設備簡單、占地面積小、操作方便、分離效率高、能耗低、環(huán)境友好且便于和其他方分離效

3、率高、能耗低、環(huán)境友好且便于和其他方法集成法集成等優(yōu)點，使得該技術研究和開發(fā)已成為世等優(yōu)點，使得該技術研究和開發(fā)已成為世界各國在高新技術領域中競爭的熱點。界各國在高新技術領域中競爭的熱點。第3頁/共18頁第四頁，編輯于星期六：二點 三十八分。是膜分離法效率高的主要原因。膜分離法包括分離膜和吸收膜兩種類型，在膜分離技術的實施過程中往往需要二者共同來完成。CO2的兩種膜分離原理示意第4頁/共18頁第五頁，編輯于星期六：二點 三十八分。u膜上游側表面的氣體在濃度差的推動下擴散透過膜u膜下游側表面的氣體解吸第5頁/共18頁第六頁，編輯于星期六：二點 三十八分。管冷凝、和分子篩分擴散等。由于多孔膜材料的

4、孔徑大小和孔表面性質(zhì)的差異使得氣體分子與膜的相互作用程度會有所不同，所以實際過程中氣體在膜中的傳遞機理往往是上述幾種機理的結合。第6頁/共18頁第七頁，編輯于星期六：二點 三十八分。耐微生物侵蝕和耐氧化等性能。p根據(jù)制備膜的材料的不同，分離膜主要分為三大類：無機膜、有機聚合物膜和混合基質(zhì)膜，有機聚合物膜根據(jù)傳遞機制又可以分為普通高分子膜(氣體滲透膜)、促進傳遞膜以及氣-液膜接觸器。CO2分離膜分離膜第7頁/共18頁第八頁，編輯于星期六：二點 三十八分。n研究較多的無機膜有碳膜、沸石膜、二氧化硅膜、陶瓷膜等，根據(jù)材料是否有孔結構，無機膜可分為多孔膜和無孔膜兩種。第8頁/共18頁第九頁，編輯于星期

5、六：二點 三十八分。,是氧化鎂、氧化鋯、氧化鋁等，這種膜的優(yōu)點是耐高溫，但選擇性差。據(jù)報道，以氧化鎂為復合層的膜對CO2/N2的選擇性達到120n沸石膜，通常由硅鋁酸鹽的多晶薄膜負載在多孔載體上制備而成，如T-沸石膜，其厚度約20mm,對CO2/N2和CO2/CH4的選擇性分別為107和400。第9頁/共18頁第十頁，編輯于星期六：二點 三十八分。CO25，而ASPO-34型1（孔徑0.38)膜材料在CO2/CH4分離試驗中滲透系數(shù)從2000到4000MPa，選擇性為86-171。nHimeno2等合成的疏水的DDR型沸石膜(孔徑0.36nm)滲透系數(shù)220MPa，CO2的選擇性在室溫下升到4

6、00。第10頁/共18頁第十一頁，編輯于星期六：二點 三十八分。為玻璃質(zhì)膜和橡膠質(zhì)膜，前者具有更好的氣體選擇性和機械性能，在工業(yè)上應用較為廣泛。第11頁/共18頁第十二頁，編輯于星期六：二點 三十八分。聚芳基酯、多芳基化合物、聚碳酸酯、聚醚酰亞胺、聚環(huán)氧丙烷、聚吡咯酮和聚砜樹脂，其中聚酰亞胺（PI）膜和醋酸纖維素（CA）是目前使用較廣的商品膜。不同聚合物膜的CO2/N2分離性能第12頁/共18頁第十三頁，編輯于星期六：二點 三十八分。受生物膜內(nèi)傳遞現(xiàn)象的啟發(fā)，在高分子膜內(nèi)引入活性載體可以促進某些物質(zhì)透過膜的傳遞，從而改善膜的性能，這就是促進傳遞膜。機理固定載體膜的可能促進傳遞第13頁/共18頁

7、第十四頁，編輯于星期六：二點 三十八分。乙烯(PTFE)、聚丙稀(PP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚乙烯(PE)等。膜只充當兩相間的一個界面，提供更大的傳質(zhì)比表面積，膜本身沒有選擇性，通過膜接觸器與物理吸附或化學吸附相結合而體現(xiàn)對待分離組分的選擇性。使用膜接觸器分離CO2氣體最常用的是中空纖維膜接觸器，分離原理如圖CO2-膜氣吸收原理第14頁/共18頁第十五頁，編輯于星期六：二點 三十八分。CO2分離膜分離膜(3)(3)混合基質(zhì)膜u混合基質(zhì)膜結合了無機膜和有機聚合物膜的優(yōu)點，具有無機膜所沒有的易加工、低成本以及有機膜所不具備的高機械性能、熱穩(wěn)定性等優(yōu)點，是一種具有高選擇滲透性的氣體分離膜，具

8、有較好的發(fā)展前景，氣體在膜內(nèi)的傳遞過程也是無機膜和有機聚合物膜兩種機制的結合?；旌匣|(zhì)膜常采用的無機膜材料有：碳納米管、納米金屬材料（如金、銀等）、金屬氧化物（如TiO2、沸石、硅等）。Jiang等發(fā)現(xiàn)在PSf/Matrimid中空纖維膜中加入一個沸石薄層，在CO2/CH4的分離實驗中，CO2的選擇性提高了50%。Venna等將SAPO-34膜進行功能化，將胺根離子，如乙二胺、己胺、辛胺等成功結合到SAPO-34膜上，CO2/CH4混合氣體分離實驗中，CO2的選擇性比未功能化時提高約40%；在CO2/N2混合氣分離實驗中，提高約167%第15頁/共18頁第十六頁，編輯于星期六：二點 三十八分。理想的多孔無機膜要求對CO2氣體的滲透性和選擇性恒定；無孔無機膜的目標是可以在500 C使用，對CO2氣體的有很好的滲透性和絕對高的選擇性同時可以降低成本并克服不易加工的缺點新一代的高分子膜要能耐高溫高壓、熱穩(wěn)定性好、機械強度高，更易于加工，且提高抗增塑作用能力促進傳遞膜，主要是考慮膜的穩(wěn)定性，防止液膜中液相的揮發(fā)流失，還要考慮載體的飽和現(xiàn)象；膜接觸器要考慮液相對膜的溶脹作用，需要開發(fā)一種新的與所用化學吸附劑高效兼容的膜材料，或選擇利用容易