1、等離子煤裂解制取乙炔具有流程簡(jiǎn)單、能耗低且基本上對(duì)環(huán)境零排放等優(yōu)點(diǎn),是一種有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的乙炔生產(chǎn)方法。然而煤裂解后產(chǎn)生的乙炔中含有大量H2、烯烴(CH4、C2H4、C2H6等)、CO、CO2等,因此從混合氣中分離提純乙炔氣是下游工藝開(kāi)展的前提和關(guān)鍵。膜吸收法作為氣體分離方法已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛研究,顯示出了較好的優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)等離子裂解煤混合氣中乙炔,采用膜吸收法進(jìn)行了分離提純研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)乙炔吸收劑的篩選及吸收劑的吸

2、收、解吸性能研究;(2)根據(jù)吸收劑和膜材質(zhì)的性質(zhì),篩選出殼聚糖為膜材料,進(jìn)行親水性殼聚糖中空纖維膜的制備;(3)選用聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)中空纖維膜進(jìn)行乙炔混合氣分離研究,考察了氣相流速、液相流速及管件長(zhǎng)度對(duì)乙炔的吸收率和傳質(zhì)速率的影響。研究結(jié)果如下:
　　(1)考察了甲醇、丙酮、N, N-二甲基甲酰胺(DMF)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)四種吸收劑對(duì)乙炔的吸收、解吸情況。結(jié)果表明:100 min時(shí)甲醇、丙

3、酮、DMF和NMP中C2H2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.27％、2.04%、5.35%和4.93%,四種吸收劑對(duì)乙炔的吸收能力:甲醇<丙酮　　(2)采用相轉(zhuǎn)化法制備殼聚糖中空纖維膜,研究了殼聚糖濃度、致孔劑濃度、凝膠浴條件及干燥方

4、式等因素對(duì)殼聚糖中空纖維膜的結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能影響。結(jié)果表明:發(fā)現(xiàn)膜壁上的指狀孔的數(shù)量和貫穿性隨著紡絲液中的殼聚糖的濃度增加而減少,隨著致孔劑聚乙二醇2000(PEG2000)的含量的增加而增多,隨著凝膠浴中NaOH濃度的提高而增多。在凝膠浴中NaOH濃度為20%,紡絲液中殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%,PEG質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的條件下制備的中空纖維膜具有較好的孔結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能。此外研究結(jié)果表明采用無(wú)水乙醇-正己烷-甘油逐步液液置換干燥的方式可避免殼聚

5、糖中空纖維膜脫水過(guò)程中的干癟、塌陷。
　　(3)以聚PVDF中空纖維膜,甲醇為吸收劑進(jìn)行了乙炔膜吸收研究。結(jié)果表明:增大氣相流速,乙炔的吸收率隨之減小,但是傳質(zhì)速率增加;增大液相流速,乙炔的吸收率降低后而趨于平穩(wěn),傳質(zhì)速率也隨之降低,然后也趨于固定不變;維持氣液相流速不變,增加膜組件管件的有效長(zhǎng)度,乙炔的吸收率增大,而傳質(zhì)速率下降。當(dāng)液相流速為1.660×10-5 m/s,氣相流速為0.5490 m/s,膜組件有效長(zhǎng)度為30 cm

6、時(shí),乙炔的單程吸收率為23.37%。
　　(4)以 PTFE中空纖維膜,NMP為吸收劑進(jìn)行了膜吸收實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:乙炔的吸收率隨著氣相流速的增大而減小,而傳質(zhì)速率也隨之增大;乙炔的吸收率隨著液相流速的增大而增大,傳質(zhì)速率也隨之增加;維持氣液兩相流速不變,乙炔的吸收率隨著膜組件有效長(zhǎng)度的增加而增大,傳質(zhì)速率降低。當(dāng)液相流速為4.9788×10-5 m/s,氣相流速為0.4244 m/s,組件管件的有效長(zhǎng)度為20 cm時(shí),乙炔的循環(huán)吸