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作者：张振东;叶开;周军辉;康国栋;
单位：上海交通大学中英国际低碳学院;中国科学院大连化学物理研究所;
摘要：针对钢铁厂高炉煤气CO_2捕集需求，建立了中空纤维膜吸收器对CO_2的过程模型，系统研究了膜吸收工艺的关键性能影响因素。模型综合考量了传质、能量衡算、反应动力学及膜润湿机理，采用Aspen Custom Modeler模拟分析了吸收液温度、煤气温度对CO_2脱除效率的影响规律，并与传统吸收工艺进行了对比。结果表明，吸收液温度从10℃升至80℃时，膜吸收工艺CO_2脱除率显著降低(从92.8%降至83.1%),主要源于温度升高加剧膜润湿(最大润湿度达74.68%)及促使吸收反应逆向移动；煤气温度从10℃升至80℃时，因气相扩散速率增大削弱了液相传质，导致膜吸收性能亦明显下降(从88.2%降至75.5%)。膜润湿行为模拟分析显示，膜润湿度随吸收液温度升高而显著增加，且沿膜组件轴向逐渐上升并在达到峰值后趋于稳定。本研究揭示了吸收剂和煤气温度与膜润湿的协同作用对传质效率的制约机制，证实了膜吸收在低温工况下的应用优势，为工艺优化及工业放大提供了理论依据。
关键词：膜吸收;;化学吸收;;碳捕集;;反应过程建模;;膜润湿
基金资助：国家电力投资集团“未来能源计划联合基金”(110001JX0120220472);; BHP Billiton与中国宝武钢铁集团联合基金项目“安装和测试一套小试规模膜吸收碳捕集系统”
