天津大学研究生分离工程大作业(4)

入膜组件气体组分比较复杂，且组分含量差异比较大，因此流程包含了两个串联的膜分离过程，通过N2分离膜（MEM-1）以及CO2分离膜（MEM-2）的作用实现对原料气的分级提纯的目的。

图9 PROII模拟流程图

膜分离过程的目的在于对原料气进行预分离，预期能都将原料气中的大部分N2除去，并且富集CO2，使其质量浓度达到60%以上。

以下为PROII模拟过程。

图10 物性参数输入

图11 单元操作参数输入（a）混合器（b）压缩机（c）膜分离（d）控制器

表8 PROII模拟结果表

结果表明，经过膜分离模块，原料气中的CO2体积浓度可以被提纯为80%以上，这可以为后续的化学吸收提供很好的条件。同时，S的含量已经控制在ppb

级别，基本可以达到排空的标准。观察N2出口可以发现，CO2的含量为988 ppm、S含量45 ppm，同样达到了工业废气的排放标准。

表9 《火电厂污染物排放标准（GB1322-2003）》主要排放浓度限值

3.3.3 全流程概念设计

以PROII模拟结果为基础，借鉴现有的天然气、烟道气吸收工艺，我们在Aspen软件中搭建了全流程工艺，如下图所示。

图12 烟道气CO2捕集流程示意图

由于预处理气体中CO2含量达到了80%以上，如要采用吸收法进行CO2捕集，宜采用化学吸收法，否则将会大大降低吸收塔的吸收效率的，得不偿失。起初，我们试图采用Aspen自带的电解质吸收包作为物性参数依据，我们对整个流程的操作单元参数进行了输入。