【正文】 距離的二氧化碳激光測距器。二氧化碳作為油田注入劑，可有效地驅(qū)油。目前，地熱資源是能源開發(fā)的重大課題，低溫和較低溫地區(qū)的地下熱水最多，而且沒有充分利用，其最大的難度是利用地下熱水發(fā)電時的工作介質(zhì)不理想，國際上用氟里昂和異丁烷所進行的試驗都證明沒有希望，然而，用二氧化碳作為介質(zhì)，利用較低溫地下熱水資源來發(fā)電已在羅馬尼亞研究成功。 ④ 二氧化碳超臨界萃取 超臨界二氧化碳流體，由于具有與液體相近的密度，而粘度只有液體的 1%，擴散系數(shù) 是液體的 100 倍，所以它的萃取能力遠遠超過有機溶劑，更為理想的是控制條件就可定向分離組份，可在常溫下和較低溫下工作，沒有毒性和發(fā)生爆炸的危險，使用時不但又很好的工作性能，而且可有效地浸出高沸點、高粘度、熱敏性物質(zhì)。 4. 產(chǎn)品質(zhì)量標準 ① 國家標準 GB/T60521993≤ 工業(yè) 液體二氧化碳≥ 項目 指標 二氧化碳 %（ v/v） ≥ 99 油份 按標準 4,4 檢驗合格 按標準 4,4 檢驗合格 按標準 4,4 檢驗合格 一氧化碳、硫化氫、磷化氫及有機還原物 b — 按標準 4,6 檢驗合格 按標 準 4,6 檢驗合格 氣味 無異味 無異味 無異味 水份露點 /℃ ≤ 60 65 游離水 無 限定說明： 感官：外觀、氣味 工藝過程： 生產(chǎn) 之中十分重要并必須控制的關(guān)鍵項目 法規(guī)：行政部門的限定規(guī)定 三、設(shè)計的原始依據(jù)及主要技術(shù)經(jīng)濟指標 設(shè)計的原始依據(jù)，按 設(shè)計任務(wù)書 1． 年產(chǎn)量 10000 噸食品級液體二氧化碳； 2． 年工作日 300 天； 3． CO2的提取率為 86%； 4． 產(chǎn)品質(zhì)量標準： 組成 H2S SO2 有機硫 H2O NOX 含量 ≤ 2mg/Nm3 ≤ 2mg/Nm3 ≤ ≤ 30ppm ≤ 5ppm 組成 O2 N2 CO CO2 含量 ≤ 20ppm ≤ 20ppm ≤ 10ppm ≥ % ： 組成 CO CO2 N2 O2 SO2 9 含量 ～ 2％ 86％ 10％ 2～ 3％ 50 mg/Nm3 組成 NOX H2S CS2 COS 粉塵 含量 20 mg/Nm3 500mg/Nm3 mg/Nm3 200 mg/Nm3 50 mg/Nm3 工序 放空氣 出口溫度：常溫 放空氣 出口壓力： 3040mm 水柱 放空氣 出洗滌塔溫度： ≤ 30℃ 放空氣 出洗滌塔含塵量： ≤ 5 mg/Nm3 放空氣 出吸收塔 H2S 含量： ≤ 500ppm 、預(yù)處理工序 預(yù)處理器出口無機硫含量： ≤ 500ppm 一級脫硫器進口氣體溫度： ≤ 35℃ 三級脫硫出口轉(zhuǎn)化率取 90%～ 99% 四級脫硫器出口：總硫 ≤ CO2含量為 86%（ v/v） ,塔頂 CO2含量為 95%（ v/v），塔釜 CO2含量為 %（ v/v）； CO2含量為 45%（ v/v）， N2含量為 52%（ v/v），其余為 3%（ v/v）； 、順放氣 CO2含量為 20%（ v/v）； 、洗滌塔、吸收塔、原料氣壓縮機段后冷卻器的出口水蒸汽濃度取相應(yīng)溫度下的水蒸汽飽和分壓。 四、二氧化碳設(shè)計所采取的生產(chǎn)方法、工藝流程特點 1. 生產(chǎn)方法 ① 低溫蒸餾法 本法由于設(shè)備龐大、能耗較高、分離效果較差，因而成本較高，不適應(yīng)中小規(guī)模生產(chǎn) ,一般適用于油田開采現(xiàn)場，生產(chǎn)無硫二氧化碳產(chǎn)品直接注入油井，以提高采率。 ② 膜分離法和溶劑吸收法 膜分離法具有裝置簡單、操作方便、能耗較低特點，是當今世界上發(fā)展迅 速的一項節(jié)能型氣體分離技術(shù)。但是，膜分離法的缺點是很難得到高純度的 CO2，為了得到高純度的二氧化碳，它必須與溶劑吸收法結(jié)合起來，前者用于粗分離，后者用于精分離，工藝極其復(fù)雜。 ③ 分子篩 吸附法 分子篩吸附法 具有工藝過程簡 單、能耗低、適應(yīng)能力強、自動化程度高、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理等優(yōu)點，橋氮二氧化碳裝置 采用此項技術(shù)提純二氧化碳裝置，一次開車成功，對以 放空氣 氣為原料的混合氣中難以解決的氨氧化合物已找到一定的淡化方法，使產(chǎn)品基本滿足 GB/T 60521993 標準要求。 分子篩 吸附法分離提純二氧化碳，其 生產(chǎn)方法為： ① .以 合成氨放空 氣為原料氣，經(jīng)濕法除塵裝置除塵，采用多級脫硫技術(shù)脫除 SOH2S、 COS、 CS2等有害雜 質(zhì)，并采用分子篩 吸附技術(shù)脫除 H2O，再經(jīng) 液化裝置得到液態(tài)二氧化碳 ，最后經(jīng) 提純塔裝置提純二氧化碳 產(chǎn)品。 CO2工藝流程示意圖 原料氣 水冷器 緩沖罐 蘿茨風機 復(fù)合洗滌塔 10 五 確定原料來源、 性質(zhì) 原料來源為 脫碳工藝放空 氣，其中主要含有氮氣、氧氣、一氧化碳等氣體。 ① 物理性質(zhì)：常溫下是無色五味、無臭的氣體 ② 物理常數(shù)： 熔點 比熱容 (,): Cp 178。 K Cv kJ/kg178。 K 氣體粘度μ (273K,) 179。 102MPa178。 S 沸點 汽化熱 ③ 化學(xué)性質(zhì) 在通常情況下 ,氮是惰性的 ,在常溫常壓下 ,除金屬鋰等極少元素外 ,氮幾 乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) : 6Li+N2=2Li3N 在高溫高壓或有催化劑存在的條件下 ,氮可以與許多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) ,如 : 3H2+N2→ 2NH3 3Mg+N2→ Mg3N2 ① 物理性質(zhì) :純凈的氧氣是一種沒有顏色 ,沒有氣味 ,沒有味道的氣體 ,它的密度稍大于空氣 ,氧氣微溶于水 ,液態(tài)氧是淡藍色 ② 物理常數(shù) 熔點 摩爾比熱容 (,): Cp (mol178。 K) Cv (mol178。 K) 氣體粘度 (300K,) 179。 106Pa178。 S 沸點 汽化熱 ③ 化學(xué)性質(zhì) 蒸發(fā)冷凝器 一級油分 一級冷卻器 壓縮機一級 汽水分離器 氨冷器 壓縮機二級 二級冷卻器 二級油分 第一脫硫塔 第 二脫硫塔 (關(guān)鍵 ) 三級油分 三級冷卻器 壓縮機三級 第四脫硫塔 (關(guān)鍵 ) 第三脫硫塔(關(guān)鍵 ) 12凈化器 (關(guān)鍵 ) 提純塔 (關(guān)鍵 ) 低溫貯罐 槽車充裝 11 氧氣是最活潑的元素之一 ,除氦氖和氬等稀有氣體和一些不活潑金屬外 ,氧能和所有的元素形成化合物 ,雖然在某些情況中甚至在高溫中同分子氧難以達到直接化合 ,當氧與其他元素直接化合生成氧化物時 ,反應(yīng)是放熱的 ,生成的氧化物一般很穩(wěn)定。 同時 ,氧分子作為一種重要的配位體在生物內(nèi)起著重要作用 ,除氧外 ,自然界還存在氧的兩種同素異形體 ,即 O3和 O4。 ④ 物理性質(zhì) :一氧化碳是一種無色無味 ,無刺激性可燃燒的有毒氣體 ⑤ 物理常數(shù) 熔點 比熱容 (20℃ ,) Cp kJ/kg178。 K Cv kJ/kg178。 K 氣體粘度 (273K,) 178。 S 沸點 汽化熱 ③化學(xué)性質(zhì) 由于 CO 分子是不飽和的亞穩(wěn)分子 ,在化學(xué)上 ,就分解而言 ,CO 是穩(wěn)定的 ,但由于存在未被占有的反鍵軌道 ,易于被催化劑激活。在高溫高壓下 ,CO 具有極高的化學(xué)活性 ,能和多種單質(zhì)和化合物反應(yīng) ,具有較強的還原性。 六 .論證設(shè)計選定的廠址、交通、氣候、地質(zhì)條件： 廠址選于 湖南省郴州市永興縣城關(guān)鎮(zhèn)西郊 ，距市區(qū) 三 公里， 便江南 岸，東徑 113005’,北緯 26008’，地面平均海拔 131m，地勢東 低 西 高 。 交通便利 ,寬 12m 的水泥公路直達 廠 區(qū)。水電豐腴 ,便江江上、中游 建有二座水電站 ，還有 國家 電網(wǎng)變電所輸出 萬伏供給，電源充足。廠內(nèi)用引水達 200m3/h,水質(zhì)良好。常年為東 南 風和 西北 風，年均氣溫 17℃，相對濕度 77%，地震烈度 7 級。 七．簡要說明主輔車間的組成，工作制度以及水、電的供應(yīng)裝備。 主車間由除塵、 脫硫 、 分子篩 吸附、壓縮、液化、提純、貯存等工序組成，儀表接入 工業(yè)用 二氧化碳儀表集控室。 輔車間由機修車間、動力車間、儀表車間等組成。 車間員工 9 人，其中管理人員 3 人，普通職工實行三班倒制度。 、電的供應(yīng) 水、電由 永 氮 公司統(tǒng)一供應(yīng)調(diào)配。 八．三廢情況及環(huán)境保護的大體方案 本工藝流程其本身因考慮環(huán)境因素，分離、提純 放空氣 氣中的二氧化碳。因此工藝流程中產(chǎn)生的污染很少。 12 排放物主要是洗滌塔廢水及舊催化劑等，處理方案是：將洗滌塔廢水經(jīng)沉降后排放，廢舊催化劑統(tǒng)一處理等。 九．安全注意事項 二氧化碳是無毒的，大氣中低濃度的二氧化碳不會對人體造成直接危害，但是，高濃度的二氧化碳卻是有害的，因此生產(chǎn)二氧化碳場所必須保持通風良好。進入密閉設(shè)備、容器和地溝等處，必先進行安全分析，確定是否合格，分析合格前不可擅自進入。進入高濃度二氧化碳 場所進行檢查修理工作前，應(yīng)先抽風排氣。分析不合格時，應(yīng)戴上氧氣呼吸器或長管面具，并要人監(jiān)護。如果發(fā)現(xiàn)有人中毒，應(yīng)該迅速將中毒者脫離毒區(qū)，吸氧。必要時用高壓氧治療。搶救人員應(yīng)佩戴氧氣呼吸或隔離式防毒面具。 充裝液體二氧化碳時，防止低溫液體噴向人體，萬一發(fā)生凍傷，立即用 40℃的溫水浸泡。充裝工作需有專人負責。充裝人員應(yīng)定期培訓(xùn)，考核合格才能上崗操作。嚴格執(zhí)行充裝重量復(fù)驗制度，嚴禁過量充裝。氣瓶應(yīng)定期檢查，防止泄露，防止腐蝕。 吸附劑裝填時，進塔人員應(yīng)穿戴好勞保用品，外部必須有人進行監(jiān)護，以防不測，當塔內(nèi)時可燃性 氣體和惰性氣體時，嚴禁入塔，用新鮮空氣置換合格后，才能進塔。 在搬運、裝填吸附劑的過程中，會產(chǎn)生很多粉塵，這些粉塵吸附劑本身均會刺激人的眼睛、鼻子、喉嚨和皮膚，如果眼睛內(nèi)含有粉塵時，可用足夠的水沖洗，不能將吸附劑放入口中，決不能將水倒入吸附劑中，否則會引起灼燒。 系統(tǒng)停車時，壓縮機氣缸夾套內(nèi)水需放干凈，所有冷卻器夾套內(nèi)的水要放干凈。 各崗位都要配備合適的消防器材。 第二章 工藝流程設(shè)計及設(shè)備論證 一、設(shè)計論證 逐步完善工藝流程 1. 生產(chǎn)原理 本設(shè)計以 合成氨脫碳工藝放空 氣 為原料氣，生產(chǎn) 工業(yè)用 二氧化碳，整個工藝流程共分八個工序，各個工序生產(chǎn)原理如下： 1)原料氣（二氧化碳）經(jīng)過水冷器冷卻后進入緩沖罐，經(jīng)蘿茨鼓風機提壓至 Mpa 13 左右進入復(fù)合洗滌塔，去除氣體中夾帶的 MDEA（脫碳）溶劑，降溫并脫除氣味； 2)從復(fù)合洗滌塔出來的氣體進入氨冷器降溫至 25℃ 左右分離出氣體中的大部分水份，之后進入汽水分離器分進行汽水分離， 3)從汽水分離器出來的氣體進入 CO2 壓縮機一級壓縮至 Mpa 左右，經(jīng)一級冷卻器、油分離器后進入壓縮機二級壓縮至 Mpa 左右，經(jīng)二級冷卻器、油分離器 后進入第一脫硫塔和第二脫硫塔，脫除大部 H2S； 4)從第二脫硫塔出來的氣體進入第三脫硫塔。在活性碳的作用下吸附有機硫和微量的H2S； 5)從第三脫硫塔出來的氣體進入第四脫硫塔，在精脫硫劑的吸附下脫除微量的 H2S 和有機硫，使其達到工藝要求 (總硫在 20ppm 以下 )； 6)從第四脫硫塔出來的氣體進入 CO2 壓縮機三級壓縮至 左右； 7)經(jīng)三級壓縮的氣體通過三級冷卻器、油分離器冷卻、分離 , 進入 1 號凈化器或二號凈化器，在 3A 分子篩干燥劑的作用下，脫除氣體中的濕度水份，使氣體中含水量小于20ppm。 8)凈化 器出來的氣體進入氨蒸發(fā)冷凝器被液化，然后進入提純塔 ,經(jīng)提純閃蒸后的氣體直接進入 CO2 低溫貯槽或去充裝槽罐車 。 、選擇。 ① 洗滌塔和吸收塔液氣比和吸收溫度的選擇 填料塔是一種常見的濕法除塵設(shè)備，其特點是結(jié)構(gòu)簡單便于抗腐蝕性材料制造，壓強小等特點，其原理是依靠液膜界面的完成粒抽集過程，同時吸收有害氣體成分。 洗滌塔與吸收塔均采用填料塔，其除塵效率與吸收效率和液氣比與吸收溫度有關(guān)。液氣比大，則水量大，吸收溫度低即吸收效率高，除塵效率高，但產(chǎn)品成本增加；相反，