晏水平，陳競翱，艾平，王媛媛，張衍林
(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，武漢430070)

摘要：為了綜合沼氣C02化學(xué)吸收法和膜分離法技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用疏水性聚丙烯中空纖維膜接觸器作為反應(yīng)器，以凈化氣中CH4體積分?jǐn)?shù)、系統(tǒng)C02傳質(zhì)速率和能耗因子為豐要指標(biāo)，研究了常壓F乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和蘭乙醇胺(TEA)吸收劑對模擬沼氣的C02分離性能。結(jié)果表明，膜C02吸收技術(shù)叮應(yīng)用于沼氣C02分離，當(dāng)采用MEA作為吸收劑，且沼氣流量為120 L／11時，凈化氣中CH4體積分?jǐn)?shù)可達(dá)97．8％，而沼氣流量為300 L，Il時，系統(tǒng)C02傳質(zhì)速率達(dá)到最高，為18．03 mol／(m2．h)，且吸收劑的C02分離性能排序?yàn)椋篗EA>DEA>TEA>H20。能耗因子分析結(jié)果表明，0．175～0．20 mol／mol為較優(yōu)的MEA貧液C02負(fù)荷，DEA的氣液比可選擇16．7 L／L。膜C02吸收系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果顯示，膜吸收系統(tǒng)具有較低的C02分離成本，且當(dāng)沼氣工程規(guī)模由l 000m3／d增加到12 000m3／d時，膜C02吸收系統(tǒng)的單位沼氣C02分離成本將F降78．6％，達(dá)到O．50元／m3。該文研究結(jié)果呵對沼氣的高效提純提供參考。
    關(guān)鍵詞：沼氣，提純，經(jīng)濟(jì)性分析，吸收劑，C02，中空纖維膜
    doi：10．3969／j．issn．1002 6819．2012．11．032
    中圖分類號：S216．4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1002 6819(2012)一11—0196—09
    晏水平，陳競翱．艾平，等．利用膜吸收技術(shù)分離沼氣中C02Ⅲ．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報．2012，28(11)：196--204．
   Yall Shuiping，Chen Jing’ao，Ai Ping，et a1．C02 removal from biogas by using membrane absorption technology[J[．Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE)，2012，28(1 1)：196--204．(in Chinese with English abstract)

0引言
    據(jù)美國能源信息管理局2010年預(yù)測，到2035年，天然氣在能源利用中的比例將大幅增加Ⅲ。但如何保證天然氣的可持續(xù)和穩(wěn)定供應(yīng)已成為各國高度關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著產(chǎn)業(yè)沼氣的快速發(fā)展，基于沼氣獲得的生物天然氣可在一定程度上緩解天然氣的短缺。同時，生物天然氣是可再生能源，可實(shí)現(xiàn)C02的近零排放。厭氧發(fā)酵所產(chǎn)生的沼氣要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，如作為車載燃料，其CH。體積分?jǐn)?shù)應(yīng)高于95％。岡此，必須對沼氣進(jìn)行提純凈化，尤其是大幅降低C02的濃度。沼氣中CO：的脫除技術(shù)主要有高壓水洗、變壓吸附、物理吸收、化學(xué)吸收、膜分離和低溫液化等技術(shù)。。其中，膜分離技術(shù)具有占地小、易線性放大、操作柔性好和運(yùn)行成本較低等優(yōu)勢，但其性能受制于膜對C02的選擇性，且CH4損失大，而化學(xué)吸收法技術(shù)具有C02脫除效率高、CH。損失低和操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，但投資高、能耗大，因此結(jié)合2種技術(shù)而形成的膜C02吸收法技術(shù)將會融合2種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，有助十解決上述2種技術(shù)存在的缺點(diǎn)。目前膜吸收法技術(shù)在煙氣C02脫除與天然氣C02分離等領(lǐng)域研究較多，但在沼氣提純方面研究較少。

因此，本文以常見疏水性聚丙烯(polypropylene，PP)中空纖維膜接觸器為C02吸收裝置，以蒸餾水、乙醇胺(monoethanolamine，MEA)、二乙醇胺(diethanolamine，DEA)和三乙醇胺(triethanolamine，TEA)為吸收劑，研究了膜吸收法技術(shù)分離沼氣中C02的可行性，并對氣、液相關(guān)鍵操作參數(shù)的影響進(jìn)行了分析。

利用膜吸收技術(shù)分離沼氣中C02