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摘 要

随着现代工业的不断发展，化石能源的大量消耗使得CO₂的排放对环境造成严重污染，CO₂的减排已刻不容缓。此外，结合我国作为一个农业和人口大国，人畜粪便、秸秆、垃圾等低劣生物质排放世界第一的国情，我们需要将低劣生物质转化为生物甲烷以实现环境治理与节能减排。我们面临的问题是吸收甲烷中的CO₂来提纯甲烷。因此，我们通过采用喷雾吸收的方法来引入新界面以增强CO₂吸收过程中的传质。实验结果表明，通过采用喷雾吸收，雾化能增大吸收过程中的接触面积，从而增大了吸收过程的推动力，增强了吸收过程的传质，达到了更好的吸收效果。

关键词：CO₂、生物甲烷、提纯、喷雾吸收、传质

ABSTRACT

With the continuous development of modern industry, large consumption of fossil fuels causes CO₂ emissions on the environment, which caused serious pollution. CO₂ emission reduction has become essential. Moreover, with China as a large agricultural and population country, livestock manure, straw, trash and other poor biomass emissions, we need to transfer poor conversion of biomass to bio-methane to achieve environmental management and energy conservation. Our problem is to absorb CO₂ to methane in order to improve the purification of methane. Therefore, we use spray absorption to introduce the new interface to enhance CO₂ absorption process of mass transfer. Experimental results show that the absorption with atomizing in the absorption process can increase the contact area, thereby increasing the driving force for the absorption process and enhancing mass transfer, so we can achieve a better absorption process.

Keywords:CO₂; bio-methane; purification; spray absorption; mass transfer

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章文献综述 1

1.1研究背景 1

1.2研究现状 2

1.2.1溶剂吸收法 3

1.2.2吸附法 4

1.2.3膜分离法 4

1.2.4低温分离法 5

1.3喷雾吸收 5

1.4本文研究思路 6

1.5可行性分析 6

第二章实验部分 7

2.1实验原料与仪器装置 7

2.1.1实验原料 7

2.1.2实验装置 8

2.2装置流程 8

2.3NaOH溶液的配制 8

2.4混合气含量测定 9

第三章实验结果与讨论 10

3.1脱除率与体积总传质系数的推导 10

3.1.1脱除率 10

3.1.2体积总传质系数 10

3.2数据结果与讨论 12

第四章实验结论与展望 17

4.1实验结论 17

4.2展望 17

致谢 18

参考文献 19

第一章文献综述

1.1研究背景

2009年12月，联合国气候变化大会在丹麦哥本哈根召开，192个国家的领导人共同研讨《京都议定书》到期后的后续方案，即2012—2020年的全球减排协议。国际能源机构（IEA）24日公布统计称，2011年全球二氧化碳排放量比2010年增长3.2%，达到316亿吨，创历史新高^[1]。随着现代工业的不断发展，化石能源的大量消耗使得CO₂的排放对环境造成严重污染，据碳监测行动（CARMA）网站提供的数据，2012年全球的CO₂排放量已达到创纪录的356亿吨，CO₂的减排已刻不容缓^[2]。

目前，温室效应所导致的平均气温上升、冰川融化、海平面升高等问题已经威胁到人类的生存，成为全球亟待解决的问题。温室气体主要包括CO₂、CH₄、N₂O等，其中CO₂是最主要的温室气体，对环境的影响最大，在导致气候变化的各种温室气体中，CO₂对温室气体效应的贡献率达到63%^[3]。因此，降低CO₂的排放量将是抵制温室效应的一项重要措施。

随着全球气候变暖，各国对温室气体排放越来越重视。《京都议定书》第7次缔约会议决定2013年开始实施《京都议定书》第二承诺期，降低各国温室气体排放。作为全球最大的CO₂排放国,我国2011年排放量增加7亿吨以上，增加幅度9.3%^[1]。因此中国实现在哥本哈根会议上公布的CO₂减排目标需要付出更大的努力。我国在《“十二五”温室气体排放工作方案》中提出了到2015年全国单位国内生产总值排放比2010年下降17%的目标，大力开展节能降耗，优化能源结构，努力增加碳汇，加快形成以低碳为特征的产业体系和生活方式。中国能源结构以煤为主，面临着越来越大的温室气体减排压力^[4]，进行温室气体减排的关键在燃煤CO₂的减排^[5]。

国际水平中石油和天然气工业大约占全球CO₂排放量的6%^[6]。根据中科院研究成果，我国工业二氧化碳排放量中，石油加工、炼焦及核燃料加工业排第二位，占二氧化碳排放总量的比例为15.7%^[7]。同时，石油行业还是我国能源结构调整的重要依托，因此我国石油石化行业大力发展低碳经济具有重要的现实意义和战略意义。

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