生物甲烷膜分離提純系統(tǒng)的設計與優(yōu)化

【摘要】：以厭氧發(fā)酵生物氣為原料生產(chǎn)壓縮天然氣是大規(guī)模利用生物質(zhì)資源的重要途徑。首先,在過程模擬軟件UniSim Design中基于有限元方法建立了中空纖維膜的離散數(shù)值計算模型,適合于模擬滲透切割比非常高的生物甲烷膜分離過程。以單級聚酰亞胺膜分離系統(tǒng)為例研究了關(guān)鍵操作條件——膜的進料壓力對處理能力、甲烷收率及壓縮天然氣生產(chǎn)單耗的影響。目前的評估體系下,提高進料壓力有利于提高處理能力和甲烷回收率,而壓縮天然氣生產(chǎn)單耗在2.70 MPa時最低,為0.46 kW·h·m?3壓縮天然氣。通過分析滲透氣的甲烷濃度變化趨勢,開發(fā)了一級二段氣體膜分離系統(tǒng),兼具流程簡單、設備投資低、甲烷收率高、產(chǎn)值高的優(yōu)點。以處理1000 m3·h?1生物氣為例,甲烷收率達95.0%,壓縮天然氣產(chǎn)量500 m3·h?1。對應地,裝置總投資為3.8×106 CNY,年運行費用及設備折舊為1.5×106 CNY,年經(jīng)濟效益(毛利)超過2.50×106 CNY。 【作者單位】： 大連理工大學膜科學與技術(shù)研究開發(fā)中心;
【關(guān)鍵詞】： 甲烷 膜 壓縮天然氣 有限元模型 過程設計 二氧化碳
【基金】：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(2012AA03A611)~~
【分類號】：TQ028.8
【正文快照】： 引言發(fā)展可再生能源是解決我國能源短缺現(xiàn)狀的必由之路。目前,我國每年排放的城市垃圾超過3億噸、人畜糞便(含水)約40億噸、焚燒浪費的作物秸稈超過3億噸。將這些生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化可獲得約2000億立方米生物甲烷,是我國2010年天然氣開采量的2倍[1]。通過發(fā)酵得到的生物氣(25℃,10

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