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从 N2/CO2 混合物中去除 CO2 的新型混合膜变压吸附工艺:通过遗传算法建模和优化
Environmental Science and Pollution Research Pub Date : 2022-07-25 , DOI: 10.1007/s11356-022-22080-2
Mohammad Hossein Zarghampoor 1 , Mansooreh Soleimani 1 , Mehrdad Mozaffarian 1 , Maryam Takht Ravanchi 2
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更新日期:2022-07-26
Environmental Science and Pollution Research Pub Date : 2022-07-25 , DOI: 10.1007/s11356-022-22080-2
Mohammad Hossein Zarghampoor 1 , Mansooreh Soleimani 1 , Mehrdad Mozaffarian 1 , Maryam Takht Ravanchi 2
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在这项研究中,开发、建模和优化了一种新的创新混合膜/真空变压吸附 (VSA) 工艺,用于从烟道气中去除 CO 2 。该工艺受益于膜简单和吸附系统产品质量高的优点。这种新工艺的主要优点是同时增加了 CO 2纯度及其恢复。为实现这一目标,第一步是对使用 PEBAX 纳米复合膜的膜系统进行建模。在第二步中,对使用沸石 13X 的 VSA 系统进行了建模。吸附平衡由 Toth 等温线预测。为了提高建模精度,基于准二阶模型计算传质速率。在最后一步,对混合膜/VSA 过程进行了建模。新型混合膜/VSA 与独立 VSA 工艺的比较表明,CO 2产品浓度提高了39%,回收率提高了8%。为了研究工艺限制并提高产品质量,对真空压力、膜级切割和回收率进行了灵敏度分析。根据结果,将膜阶段切割减少到 15% 并应用等于 2 的循环比将提高产品质量,同时增加设备尺寸的成本。最后,为了在工业应用中达到所需的纯度和回收率规格,该过程使用遗传算法进行了优化。基于这些结果,可以生产纯度为 94.7%、回收率为 99% 的 CO 2和 N 2通过在 0.01 bar 下再生吸附剂,将膜级切割设置为 11%,将循环比保持在 1.89,并将吹扫进料比调整为 2%,可获得 99.9% 的纯度和 97.3% 的回收率。
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