【正文】 ，提高采收率技術(shù)的發(fā)展極為迅速，使全世界的石油產(chǎn)量提高近一半。 60％之間。 抑爆充加劑 利用 C02抑爆理論對(duì)化工系統(tǒng)動(dòng)火可避免停車裝置，隔絕氣源等繁瑣操作，節(jié)省大量人力、物力。 混凝土添加劑 在攪抖混凝土?xí)r混入粉末狀干冰，可控制混凝土的熱裂解。該處理法成本大約與酸沉淀法相同，但節(jié)省了污泥處置費(fèi)。 滅菌劑 利用臨界狀態(tài) C02對(duì)液體食品進(jìn)行殺菌處理，可節(jié)省約 2／ 3的電力成本。此板厚度 6— 35mm，環(huán)境污染小，并具 有發(fā)泡劑用量省等優(yōu)點(diǎn)。 輕質(zhì)氧化鎂 白云石經(jīng)煅燒，硝化處理 后，再經(jīng) C02碳化、熱解等一系列處理后制得輕質(zhì)氧化鎂，它主要用于制造陶瓷和耐火材料。主要用作制造胍鹽，三聚氰胺及染料、涂料、膠粘劑的原料。 它對(duì)高分子物質(zhì)有良好的溶解性，對(duì)脫除石油裂解氣、油田氣、合成氨變換氣中的 CO2氣效果顯著。 ⑤對(duì)羥基苯甲酸及其酯。日本東京瓦斯公司技術(shù)研究開發(fā)了用 C02合 成甲醇的新技術(shù)，這種技術(shù)的關(guān)鍵是采用氧化鋁加銅和鋅制成的新型催化劑。 ⑧甲烷。 ①碳酸酯。若在側(cè)鏈上引入羧基，可提高親水性， 由此可開發(fā)出應(yīng)用前景廣泛的塑料薄膜。 C02與環(huán)狀胺類化合物發(fā)生聚合反應(yīng)，可合成具有氨基甲酸酯單元聚合體。雙炔烴與 c02發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng)，可合成唯一具有梯形結(jié)構(gòu)致辭酮。 ⑤液晶聚合物。就以上用途講現(xiàn)在都不具有規(guī)模，經(jīng)濟(jì)效益上作為油田助采 劑是目前最具有經(jīng)濟(jì)效益的利用途徑。 甲醇的用途極為廣泛，在有機(jī)合成中，僅次于烯烴和芳烴的重要基礎(chǔ)有機(jī)原料。關(guān)鍵在于二氧化碳捕集的成本和合成甲醇用的催化劑。 環(huán)丁砜 、 聚乙二醇二甲醚 、 三乙醇胺 N 甲基吡咯烷酮等 由于不發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ,溶劑的再生通過降壓來實(shí)現(xiàn) ,因此所需再生能量比化學(xué)吸收法少。適用于CO2分壓較低的場(chǎng)合，但能耗相對(duì)較。 表 32 不同化學(xué)吸收法的比較 化學(xué)吸收法 優(yōu)缺點(diǎn) 熱鉀堿法 吸收劑相對(duì)易得，吸收劑成本較低； 但是 K2CO3 吸收 CO2速率較慢 ,常壓下不適用于電廠煙氣的捕集，且溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕性較大。 醇胺法 醇胺法吸收速率快、吸收效率高，工藝發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)成熟。富氧燃燒，燃燒前脫碳以及化學(xué)鏈燃燒技術(shù)都需要對(duì)原電廠本身進(jìn)行較大的改進(jìn)，因此不適用于本項(xiàng)目。 (3)考慮到醇胺法具有吸收速率快，吸收效率高，發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)成熟易行?？紤]到本項(xiàng)目對(duì)二氧化碳的脫除率在 80%以上，綜合考慮選擇一乙醇胺 (MEA)作為吸收劑。 煙氣二氧化碳含量約為 14%，煙氣通過風(fēng)機(jī)從煙道引出經(jīng)過脫硫、脫硝、除塵后進(jìn)入吸收塔。 塔頂有高效絲網(wǎng)除沫器除去液沫。 再生氣經(jīng)冷凝氣液分離后主要成分即為二氧化碳，含有少量的氧氣、氮?dú)?、水蒸氣以及極少量的 MEA。主要處理的為二氧化碳，二氧化碳從解吸塔出來后壓力大約為 ，需經(jīng)過三段壓縮后方可達(dá)到要求。進(jìn)過換熱冷凝后溫度降為 50℃，在這里可以將絕大部分的水冷凝為液體在氣液分離器除去。預(yù)熱后二氧化碳溫度約為 132℃。該反應(yīng)器在列管 基礎(chǔ)上添加的一層絕熱催化劑層。反應(yīng)后氣體溫度上升為 245℃，壓力略有下降。原因是原料組成 和產(chǎn)品要求 的結(jié)果，在我們的工藝中原料是二氧化碳和氫氣，都是非常純凈的 ，目標(biāo)產(chǎn)品為燃料甲醇 。采用單塔精餾可以滿足產(chǎn)品要求。 多項(xiàng)式系數(shù)。 s T = 393K時(shí)， 水蒸氣? = 105 Pa分的摩爾質(zhì)量（二元?dú)怏w體系中氣體組，；，），分的擴(kuò)散體積（二元?dú)怏w體系中氣體組，）；數(shù)（二元?dú)怏w體系的擴(kuò)散系m o lkgMMm o lmm o lmm o lmm o lmm o lmsmDMMpTDOHN/////11)(213535O3535CO32122,12121231231182,12222???????????????????????????????????? 計(jì)算結(jié)果如下： DCO2,煙氣 ＝ 105 m2/s DCO2,水蒸氣 ＝ 105 m2/s ５萬(wàn)噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì) 35 （ 2） CO2在溶液中的擴(kuò)散系數(shù) CO2在 MEA溶液中的擴(kuò)散率和物理溶解度的求解利用 N2O類推的方法進(jìn)行計(jì)算： ）。）；液體濃度（）；溶液的動(dòng)力粘度系數(shù)（???????32132210/bbbmm o lcsPacbcbbM E ALM E AM E AL?? 不同溫度下 MEA水溶液粘度的多項(xiàng)式系數(shù)： 計(jì)算結(jié)果如下： T = 313K時(shí)， L? = mPa常數(shù)（）；溫度（）；（時(shí)氣體的動(dòng)力粘性系數(shù)下溫度為）；氣體動(dòng)力粘度（KS u t h e r l a n dTKTS00???????sPaa t msPa?? 混合氣體的動(dòng)力粘度系數(shù)可用下式近似計(jì)算： ）。 熱量衡算的流程： 321 HHHH ??????? 根據(jù)以上熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算各組分在 25℃下的熱容，和在 210℃時(shí)的熱容結(jié)果如下 單位J/mol 210℃的進(jìn)料 25℃的進(jìn)料 245℃的出料 25℃的出料 1H? 2H? 3H? H? ５萬(wàn)噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì) 30 溫度 組分 25℃ 熱容 210℃ 熱容 平均熱容 H2 +01 +01 +01 CO +01 +01 +01 CO2 +01 +01 +01 CH3OH +01 +01 +01 H2O +01 +01 +01 TCpF ii ??? ?1H 式中 iF —— 為各組分的摩爾流量 mol/h iCp —— 各組分的平均摩爾熱容 K)J/(mol? 計(jì)算出 101 ??? J/h 反應(yīng)熱 02H fHN???? 式中 N? —— 每小時(shí)生成的甲醇量 mol/h 0fH? —— 25℃時(shí)反應(yīng)熱 J/mol 92 106 .9 5 84 9 0 0 01 4 2 0 0 0H ????? J/h 計(jì)算 25℃和 245℃的平均熱容 溫度 組分 25℃熱容 245℃熱容 平均熱容 H2 +01 +01 CO +01 +01 CO2 +01 +01 CH3OH +01 +01 H2O +01 +01 ??3H TCpF ii ?? 計(jì)算得 103 ???? J/h ５萬(wàn)噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì) 31 9321 ????????? HHHH J/h 熱損失 按 5%計(jì)算， ?? J/h 沸騰水帶走的熱量， 9106 6 0 ???? J/h 查得 230℃飽和水的氣化熱為 r=1813 kJ/kg 沸騰水的用量， 31001813 )( 6 ?????? rQHm kg/h ５萬(wàn)噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì) 32 第 4 章 吸收解吸塔的計(jì)算及設(shè)計(jì) 所需物性參數(shù)的計(jì)算： （ 1） .煙氣密度 所用混合煙氣密度計(jì)算公式如下： ? ?。反應(yīng)中生成了大量的水顯然是不利于副反應(yīng)的進(jìn)行。其余的為氣體作為循環(huán)氣。這對(duì)于二氧化碳與氫氣反應(yīng)生成熱較合成氣為原料制甲醇 小，具有更為重要的意義。 ５萬(wàn)噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì) 18 反應(yīng)工段工藝 圖 3 反應(yīng)工段如圖 3 所示： 二氧化碳、氫氣和循環(huán)氣混合后與反應(yīng)器出口氣換熱，換熱后混合氣的溫度約為 210℃，隨后進(jìn)入反應(yīng)器。與冷二氧化碳?xì)怏w換熱后溫度降為 30℃，通過制冷將二氧化碳冷凝成為液體溫度約為 3℃ ，用泵將液體二氧化碳加壓到略高于 6 Mpa，用冷卻水將二氧化碳在氣化室氣化，氣化后溫度約 21℃。經(jīng)過冷卻水冷凝后溫度 約為 50℃，此時(shí)會(huì)有一部分水會(huì)液化將氣液混合物通入氣液分離器將水除去。 預(yù)處理工段工藝 圖 2 原料預(yù)處理工段如圖 2 所示 ： 二氧化碳從解吸塔出來后進(jìn)入預(yù)處理工段，預(yù)處理工段的主要目的是除去二氧化碳中少量的水、氧氣、氮?dú)?，并?duì)二氧化碳和氫氣進(jìn)行加壓和預(yù)熱使其達(dá)到反應(yīng)所需條件。富液通過 富液泵與貧液進(jìn)行熱交換后 溫度上升為 95℃左右， 送往解吸塔塔頂進(jìn)行解吸。上面一段高 1m， 為洗滌尾氣提供氣液接觸條件。 工藝描述 流程描述 圖 1 如圖 1所示 為 煙氣 捕集的大致流程。 (4)吸收劑的選擇。 ５萬(wàn)噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì) 16 (2)電廠煙氣二氧化碳的摩爾分率在 14%左右，分壓不是很高，宜采用化學(xué)吸收發(fā)，考慮到后續(xù)制甲醇工段，對(duì)二氧化碳的純度有要求，且化學(xué)吸收法具有吸收速度快、吸收能力強(qiáng)、處理量大的優(yōu)點(diǎn)。 不 同 種 類 的 醇 胺 溶 液 在 不 同 濃 度 下 對(duì) 二 氧 化 碳 的 脫 除 率 如 圖 所 示 圖 31 不同濃度胺溶液對(duì)煙氣中二氧化碳的脫除率 結(jié)合二氧化碳的捕集路線和捕集法的比較，本項(xiàng)目選擇采用燃燒后捕集，以醇胺法吸收二氧化碳，吸收劑采用一乙醇胺（ MEA）。氨容易再生 ,并可得到高純度的 CO2,所得副產(chǎn)品 NH4HCO3是我國(guó)農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用的氮肥 ,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。且由于電廠煙氣中二氧化碳的摩爾 含量?jī)H 14% 左右，其分壓不高，因此對(duì)電廠中煙氣的捕集適宜采用化學(xué)吸收法。 化學(xué)吸收法 該法是原料氣和化學(xué)溶劑在吸收塔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ,CO2被吸收至溶劑中成為富液 ,富液進(jìn)入解析塔加熱分解出 CO2 從而達(dá)到分離回收CO2的目的。 工業(yè)上采用的氣體吸收法有化學(xué)吸收法和物理吸收法，其特征，所使用的吸收劑及優(yōu)缺點(diǎn)列于下表 41。目前甲醇的合成方法主要還是合成氣合成甲醇。而生產(chǎn)有機(jī)產(chǎn)品中應(yīng)當(dāng)多元化發(fā)展，尤其應(yīng)該注意生產(chǎn)大宗化工原料，以便形成規(guī)模性利用。 因此二氧化碳的用途是極其廣泛的 ，但是目前全球的二氧化碳的用量都是非常有限的。將 c02與丁二烯或二烯等共軛雙烯加熱到 800。 ④聚酮、聚醚、聚酮醚酯。 C02和芳香族二胺發(fā)生縮合反應(yīng)可以制得聚脲，它是一種優(yōu)良的工程塑料，具有獨(dú)特的生物分解性，可用作醫(yī)用高分子材料。５萬(wàn)噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì) 13 250℃，無毒、透氣性比聚乙烯、聚丙烯薄膜優(yōu)良。日本東北電力公司和日立公司聯(lián)合研制成功一種 C02轉(zhuǎn)化為甲烷的新型催化劑，該催化劑類似于控制汽車排放物所用的催化劑，其中 99％是由活性氣組成的載體，其 l％為覆蓋載體表面上的錳和銠，在常壓 300℃下 CQ和 H2之比為 l： 4， co：轉(zhuǎn)化率為 90％。利用超臨界 C02同時(shí)作溶劑和反應(yīng)物，在三甲基膦系催化劑存在下，CO2與 H2可以高效合成甲酸。 ⑥甲醇。 ④碳酸乙二醇酯。主要用作醫(yī)藥、染料、香料工業(yè)的中間體和食品添加劑以及用作橡膠助劑，紫外吸收劑，酚醛樹酯固化劑等。 ５萬(wàn)噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì) 12 代替氟氮烴用發(fā)泡劑 C02用作泡沫塑料發(fā)泡劑比氟氮烴類發(fā)泡劑對(duì)環(huán)境污染小，用量小，易于回收利用，無毒可制作降解飲食餐具。 白炭黑 白炭黑可由硅酸鈉和精制 C02氣體反應(yīng)制得，它可用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，塑料填充料，潤(rùn)滑劑和絕緣材料等。此外在冶金、化工、機(jī)械等部門也有廣泛應(yīng)用。５萬(wàn)噸 /年燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集及后續(xù) ／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì) 11 該技術(shù)具有不引起二次污染 ，對(duì)底材無任何影響，不產(chǎn)生粉塵等優(yōu)點(diǎn)。 灰塵遮蔽劑 在冶煉金屬的出爐或運(yùn)輸過程中，壓人干冰來遮蔽熱金屬，可使灰塵的放逸量減少 87％左右。 木材保存劑 在密閉容器，用含有 0． 1％。所以潛在著巨大的發(fā)展市場(chǎng)。用 C02制成氣肥，加大植物生產(chǎn)空間中 C02濃度，可增加植物的干物質(zhì)從而達(dá)到增產(chǎn)的目的。冷藏食品解凍時(shí)，其溫度、味道、質(zhì)地、營(yíng)養(yǎng)及外觀均不改變，并且不含化學(xué)防腐劑，因而深受人們歡迎。 C02氣調(diào)保鮮是注入高濃度 C02降低 02含量，以抑制果蔬中微生物呼吸，制止病菌發(fā)生，因其不 含化學(xué)防腐劑而深受人們歡迎。 C02在使煙絲膨化中降低焦油和尼古丁的含量，提高香煙等級(jí)，還可節(jié)省煙 5％。與手工電弧焊相比，自動(dòng) C02氣體保護(hù)焊接的功效可提高 2～ 5倍，半自動(dòng)可提高 2倍，能耗下降 50％。而我國(guó)在 1998年，飲料人均消耗僅為 k/a。近日，我國(guó)已將該新技術(shù)推廣，擬在全國(guó)鋼廠推廣應(yīng)用。 CO2的利用主要有以下方面 。 (4)可行性研究報(bào)告中所采用的產(chǎn)品價(jià)格是分析了近