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膜分离捕集燃煤电厂烟气CO2过程优化设计

Optimal design of membrane separation process for capturing CO2 from flue gas of coal-fired power plant

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全球CO2的排放量不断升高,导致气候问题频发."双碳"目标下,如何高效、低成本地捕集燃煤电厂烟气CO2已经成为迫在眉睫的问题.传统的化学吸收法由于能耗高、成本高、溶剂易挥发等问题严重制约了其发展,而膜法碳捕集因为其操作简单、能耗低、环境污染小等优势被认为是最有前景的捕集方式.本文以PI中空纤维膜为分离膜,建立和求解了气体分离膜模型.并以燃煤电厂烟气CO2为捕集目标,利用多岛遗传算法求解了膜分离捕集CO2工艺的不同配置,并优化了分离过程中的关键参数(膜面积、操作压力).结果显示:在二级膜分离工艺中,二级一段膜分离工艺的第一级膜和第二级膜操作压力分别为5.8 bar和7.1 bar,第一级膜和第二级膜的面积分别为448000 m2和180000 m2时,单位捕集成本为27.36 USD/t CO2.与二级二段膜分离以及其他几种传统的CO2捕集方法(MEA法、相变吸收法)相比,二级一段膜分离捕集CO2的捕集成本和能耗均最小.本研究将为CO2捕集实现低能耗和低成本化提供依据.

李贵贤、王可、王健、孟文亮、李婧玮、杨勇、范宗良、王东亮、周怀荣

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兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州730050

甘肃省低碳能源化工重点实验室,甘肃兰州730050

二氧化碳捕集 膜分离 碳减排 数值模拟 优化设计

2022QB-214

2022

10.11949/0438-1157.20221035

化工学报
中国化工学会 化学工业出版社

化工学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.26
ISSN：0438-1157
年,卷(期)：2022.73(11)
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