热致相分离聚偏氟乙烯膜接触器法高压吸收CO2 过程及数学模拟

doi:10.7503/cjcu20120881

高等学校化学学报 ›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (4): 906.doi: 10.7503/cjcu20120881

热致相分离聚偏氟乙烯膜接触器法高压吸收CO₂ 过程及数学模拟

华从贵^1,2, 康国栋¹, 贾静璇^1,2, 李萌¹, 曹义鸣¹, 袁权¹

1. 中国科学院大连化学物理研究所, 国家洁净能源实验室, 大连 116023;
2. 中国科学院研究生院, 北京 100049

收稿日期:2012-09-25 出版日期:2013-04-10 发布日期:2013-01-31
通讯作者: 曹义鸣,男,博士,研究员,博士生导师,主要从事膜技术研究.E-mail:ymcao@dicp.ac.cn E-mail:ymcao@dicp.ac.cn
基金资助:
辽宁省自然科学基金(批准号:201204481);国家"九七三"计划项目(批准号:2009CB623405)和国家"八六三"计划项目(批准号:2012AA03A611)资助.

Physical Absorption of CO₂ Using Polyvinylidene Fluoride Membrane Contactor at High Pressure and Mathematical Simulation

HUA Cong-Gui^1,2, KANG Guo-Dong¹, JIA Jing-Xuan^1,2, LI Meng¹, CAO Yi-Ming¹, YUAN Quan¹

1. Chinese Academy of Sciences, Dalian Institute of Chemical Physicals, National Laboratory for Clean Energy, Dalian 116023, China;
2. Graduate University of Chinese Academy of Science, Beijing 100049, China

Received:2012-09-25 Online:2013-04-10 Published:2013-01-31

摘要/Abstract

摘要：

研究了膜接触器法高压吸收混合气中CO₂的过程, 考察水作为吸收剂时, 操作压力、气体和吸收剂流量对聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜脱除CO₂效果的影响. 通过物理传质模型得出气相、膜相和液相的传质方程式, 构建了二维数学模型, 并结合边界层条件和多物理场耦合分析软件(COMSOL MULTIPHYSICS)对膜接触器法高压物理吸收CO₂的过程进行了模拟预测. 结果表明, 吸收过程中膜的润湿情况显著影响CO₂传质效果; 在数学模型中引入润湿率, 可以较准确预测CO₂的物理吸收效果.

关键词: 中空纤维膜接触器, 高压, 物理吸收, CO₂, 数学模型

Abstract:

The removal of CO₂ from natural gas using polyvinylidene fluoride(PVDF) hollow fiber membrane contactor was studied at high pressure. The distilled water was used as absorbent. The effects of operating pressure, inlet gas flow rate and liquid flow rate on removal efficiency of CO₂ were investigated. Based on the physical mass transfer process, the mass transfer equation of gas phase, membrane phase and liquid phase were established. The outlet CO₂ content could be predicted using Multiphysics(COMSOL) combined with 2-D mathematical model and corresponding boundary conditions. The results showed that the removal efficiency of CO₂ was affected significantly by the partial wetting of membrane. The predicted results were in good agreement with the experimental data if the wetting ratio of membrane was considered in the mathematical model.

Key words: Hollow fiber membrane contactor, High pressure, Physical absorption, CO₂, Mathematical model

中图分类号:

O647.32

TrendMD:

华从贵, 康国栋, 贾静璇, 李萌, 曹义鸣, 袁权. 热致相分离聚偏氟乙烯膜接触器法高压吸收CO₂ 过程及数学模拟. 高等学校化学学报, 2013, 34(4): 906.

HUA Cong-Gui, KANG Guo-Dong, JIA Jing-Xuan, LI Meng, CAO Yi-Ming, YUAN Quan. Physical Absorption of CO₂ Using Polyvinylidene Fluoride Membrane Contactor at High Pressure and Mathematical Simulation. Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(4): 906.

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Physical Absorption of CO₂ Using Polyvinylidene Fluoride Membrane Contactor at High Pressure and Mathematical Simulation

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