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摘要
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。
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