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摘要：二氧化碳是排放量最大的温室气体,对地球温度的升高具有不可推卸的责任,所以捕获分离二氧化碳具有重要意义。尽管从烟气中选择性地脱除二氧化碳的方法有很多,然而目前已经工业化的气体吸收装置基本上就是采用传统的气体吸收塔,由于吸收塔设备体积大、投资多、操作条件受限制,吸收效率非常低,从而阻碍了其进一步大规模的应用。中空纤维膜接触器是近年来研制的一种膜分离与气体吸收相结合的气体吸收分离设备,它既具有膜分离法的设备紧凑的特点,又具有气体吸收法的高选择性的特点,非常适合二氧化碳的吸收分离。本文设计了改进型聚丙烯中空纤维膜接触器,构建了从实际烟气和模拟烟气(CO2、N2、O2混合气)中脱除CO2的实验装置,采用甲基二乙醇胺(MDEA)、二乙醇胺(DEA)、乙醇胺(MEA)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、氨基乙酸钾(PG)、哌嗪(PZ)七种吸收剂以及它们之间不同配比的吸收溶液,以进气流量、进液流量、吸收液浓度等为变量进行了CO2的吸收分离实验,通过对进出口气体中CO2的含量检测,全面分析了影响吸收效果的主要因素。实验结果表明：吸收液浓度和流量提高时C02的脱除率会升高,但是当烟气流速和C02含量增加时,C02的脱除率呈下降趋势；而且在所有操作条件相同的情况下,用自行设计的膜接触器要比普通型膜接触器对CO2的脱除率要高5%；通过对含不同浓度SO2烟气的实验研究表明,经过脱硫处理以后烟气中的SO2对吸收液的影响甚微。比较了七种不同吸收剂的吸收效果,发现在相同的条件下吸收效果依次为：TETA> DETA> PG> PZ> MEA> DEA> MDEA;通过吸收液的解吸以及连续循环吸收实验,七种吸收剂的解吸再生性能的次序为：MDEA> DEA> TETA> DETA>PG>PZ>MEA,由于吸收性能和解吸性能的差异,导致了吸收液的吸收效果随时间逐渐衰减。将TETA、DETA、PG、PZ、MEA五种吸收液与MDEA进行不同比例的混合,从实验数据可以分析出,随着MDEA比例的增加,解吸效果会越来越好,而对C02的脱除率会逐渐降低。在PG和MEA分别与MDEA进行混合实验时,二者与MDEA的最佳比例均为3：2,这时的吸收液具有较高的吸收率和较长的运行时间。而TETA、DETA和PZ与MDEA混合时,吸收效率都能达到99%。实验分别对管程、壳程和膜的传质进行了实验研究,并且对影响总传质系数的诸多因素进行了分析。并将总传质系数的模拟值与实验值进行比较,结果趋于相同。实验表明当吸收液浓度、流速提高或气体流速、气体中CO2含量提高时,总传质系数都会随之升高。论文对改进型膜接触器系统捕获分离C02进行经济核算,并阐明了影响C02回收成本的主要因素有膜材料的价格、蒸汽价格以及膜组件的使用寿命。