【正文】 oxide has bee the most important technical routes of response to climate warming. There are many technologies to control emissions of carbon dioxide. This text emphasizes to introduce the chemical absorption process technology of carbon dioxide which is applied extensively. The article introduces the basic principles of the chemical absorption process technology of carbon dioxide, reaction mechanism, process, application and the problems presented and solutions to them. The treatment system of carbon dioxide is designed. A detailed count and design to the chemical absorption of the carbon dioxide is made, mainly including packing, internals (liquid distribution device, packing supporting device, mist eliminator). The selection of auxiliary equipment is made by detailed calculated. Threedimensional simulation of the experimental system is finished by UG (Unigraphics NX). Key words ： Carbon dioxide absorption。 Packed tower。 Design。 Unigraphics NX CO2 吸收凈化系統(tǒng)的設(shè)計及三維模擬 III CO2 吸收凈化系統(tǒng)的設(shè)計及三維模擬 IV 目 錄 第一章 前 言 ...................................................... 1 引言 ........................................................ 1 研究意義 .................................................... 3 二氧化碳主要來源 ............................................ 3 二氧化碳的應(yīng)用 .............................................. 4 二氧化碳的吸收方法 .......................................... 5 化學(xué)吸收法在電廠中的運用 ................................... 14 第二章 吸收塔的設(shè)計計算 ........................................... 16 確定塔設(shè)備的選型 ........................................... 16 吸收劑的確定 ............................................... 17 填料 ....................................................... 21 塔徑的計算 ................................................. 23 填料層高度的計算 ........................................... 25 吸收塔附件的設(shè)計與選用 ..................................... 26 塔高 ....................................................... 28 塔體材料 ................................................... 29 第三章 解吸塔的設(shè)計計算 ........................................... 30 平衡線 ..................................................... 30 解吸所需蒸汽量 ............................................. 30 填料的選擇 ................................................. 32 塔徑的計算 ................................................. 32 填料層高度的計算 ........................................... 33 解吸塔附件的設(shè)計與選用 ..................................... 34 加熱系統(tǒng) ................................................... 35 塔高 ....................................................... 40 CO2 吸收凈化系統(tǒng)的設(shè)計及三維模擬 V 塔體材料 ................................................... 41 第四章 輔助設(shè)備的設(shè)計選型 ......................................... 42 風(fēng)機的選型 ................................................. 42 泵的選擇 ................................................... 43 儀器儀表的選擇 ............................................. 44 第五章 實驗裝置的三維模擬造型 ..................................... 49 第六章 結(jié)論 ....................................................... 54 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................ 55 致 謝 ............................................................ 57 聲 明 ............................................................ 58 CO2 吸收凈化系統(tǒng)的設(shè)計及三維模擬 1 第一章 前 言 引言 全球變暖是當(dāng)今人類面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，是國際社會公認(rèn)的全球性環(huán)境問題。全球變暖的主要原因是大氣中溫室氣體的急劇、持續(xù)增加。大量的觀測和研究表明 [1]，大氣中的 CO2 濃度已顯著增加，目前已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出工業(yè)化前幾千年來的濃度值，其中 CO2濃度從工業(yè)化前約 280mL/m3增加到 2020 年的 379mL/m3。由于 CO2排放量很大且降解時間長，對全球溫室氣體的貢獻(xiàn)最大。 CO2 氣體在大氣中含量的急劇增加，正是工業(yè)時代以來全球變暖的主因。 聯(lián)合國政府間氣候變化委員會曾經(jīng)發(fā)布報告指出，如果全球氣溫上升幅度超過176。C ，則全球 20%～ 30%的動植物種將面臨滅絕。如果氣溫上升 176。C 以上，則有 40%～ 70%的物種將面臨滅絕。因此，防止全球氣候變暖，刻不容緩，特別是要減少 CO2氣體的排放量。這些溫室氣體就像一張張開的塑料大棚罩在了大地上，陽光可以通過它們進(jìn)入大地，但大地的熱量卻被它們隔絕，散發(fā)不到大氣之中，因此造成氣候變暖，而且這種溫室氣體越多，地球氣候變暖就會更加加劇 [2]。 IPCC 第三次評估報告指出，大氣中 CO2的濃度穩(wěn)定在不同水平所造成的 影響是不同的，見表 11。 表 11 大氣中不同 CO2濃度所造成的影響 [3] 減排情景 CO2濃度 /（ μL/L ） CO2當(dāng)前濃度 /（ μL/L ） CO2濃度成峰年 2050年全球CO2排放變化（ 相當(dāng)于2020年 ） ， % 全球平均溫度較工業(yè)革命前的增加量 /176。C 只考慮熱膨脹條件下全球平均海平面較工業(yè)革命前的上升量 /m 1 350~400 445~490 2020~2020 85~50 ~ ~ 2 400~440 490~535 2020~2020 60~30 ~ ~ 3 440~485 535~590 2020~2030 30~+5 ~ ~ 4 485~570 590~710 2020~2060 +10~+60 ~ ~ 5 570~660 710~855 2050~2080 +25~+85 ~ ~ 6 660~790 855~1130 2060~2090 +90~+140 ~ ~ 2020 年大氣中溫室氣體濃度為 370μL/L 左右，若要求 2050 年溫度上升不超過 2176。C （ 與 2020 年相比 ） ，溫室氣體濃度必須控制在 450～ 550μL/L ，今后10～ 20 年達(dá)到峰值，然后以每年 1%～ 3%的速率下降。到 2050 年，全球溫室氣體排放比 2020 年大約降低 25%，發(fā)達(dá)國家在 2050 年前絕對排放量減少 60%～ 80%CO2 吸收凈化系統(tǒng)的設(shè)計及三維模擬 2 （ 與 2020 年相比 ） ，發(fā)展中國家在 2050 年的排放量與 1990 年相比，增長幅度不應(yīng)超過 25%。 按現(xiàn)在的一些發(fā)展趨勢，溫室氣體 不斷排放將帶來一些不可避免的危害 [4]： 1. 導(dǎo)致冰川融化，使海平面上升 從 1978 年開始，美國科學(xué)家就開始利用衛(wèi)星技術(shù)記錄北 極海冰覆蓋的面積，科學(xué)家最先發(fā)現(xiàn)的是面積的變化。通過對比這些記錄，科學(xué)家注意到，從1979 年到 2020 年間，一年的每個月份海冰覆蓋的面積都呈下降趨勢，其中最明顯的是在 9月份，平均每年減少約 10萬 m2。海冰的面積在 2020 年達(dá)到了最低點。除此之外，內(nèi)陸一些長年積雪的山脈，也因溫室效應(yīng)，降雪量減少等原因，雪線面積不斷的上升，有些長年積雪的冰川，也開始消融，河流因此而來水減少或枯竭，給下游人口的生產(chǎn)、生活和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來困難。 2. 極端天氣現(xiàn)象增多 “ 全球變暖 ” 會影響大氣環(huán)流，繼而改變?nèi)虻慕邓糠植?。有些?區(qū)的降水量會增大，導(dǎo)致洪澇和風(fēng)暴潮災(zāi)害增多。 2020 年，南方持續(xù)了近一個月的冰雪災(zāi)害，使當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳a(chǎn)、生活、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到嚴(yán)重影響，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 2020 年的 11 月份北方和南方的部分地區(qū)再次遭受到極端天氣的影響，造成交通、生產(chǎn)、生活上的不便。 3. 對全球農(nóng)業(yè)的影響日益嚴(yán)重： 由于 “ 全球變暖 ” 影響到了大氣環(huán)流，使全球的水循環(huán)發(fā)生了變化，在有些地區(qū)的表現(xiàn)是降水量明顯多于往年，甚至發(fā)生洪澇災(zāi)害，農(nóng)作物受災(zāi)，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害等；而在有些地區(qū)則表現(xiàn)為高溫和干旱。高溫蒸干了地表水，部分河流、湖泊干涸，就連 人、畜的飲用水都得不到保證。在有些地區(qū)，冬季的氣溫較高形成“ 暖冬 ” ， 有些害蟲在冬季得以 “ 安全過冬 ” ， 而在來年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，害蟲將大量繁殖，與人類爭搶糧食等作物。 近年來，中國也已經(jīng)從科學(xué)和社會發(fā)展等多方面認(rèn)識到了氣候變化的巨大影響，并且開始進(jìn)行著積極的應(yīng)對。在 2020 年 12 月 7 日 ～ 18 日召開的哥本哈根世界氣候大會上，中國政府公布了中國控制溫室氣體排放具體行動目標(biāo)。這些目標(biāo)是在 11 月 25日舉行的國務(wù)院常務(wù)會議上通過的。會議決定， “ 到 2020 年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比 2020 年下降 40%～ 45%，作為 約束性指標(biāo)納入國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中長期規(guī)劃，并制定相應(yīng)的國內(nèi)統(tǒng)計、監(jiān)測、考核辦法。會議還決定，通過大力發(fā)展可再生能源、積極推進(jìn)核電建設(shè)等行動，到 2020 年我國非化石能源占一次能源消費的比重達(dá)到 15%左右；通過植樹造林和加強森林管理，森林面積比 2020 年增加 4000 萬公頃，森林蓄積量比 2020 年增加 13億立CO2 吸收凈化系統(tǒng)的設(shè)計及三維模擬 3 方米。這是我國 根據(jù)國情采取的自主行動，是我國為全球應(yīng)對氣候變化做出的巨大努力 ” 。 目前，我國 CO2排放總量占世界總排放量 13%，減排壓力較大，為積極應(yīng)對溫室氣體的形勢，人類必須采取行動，減少溫室氣體排放。 研究意義 溫室氣體尤其是 CO2的排放逐年上升，成為全球氣候變化的罪魁禍?zhǔn)?。?