【正文】 查表311，取地腳螺栓為M24。各塔段Dei計(jì)算結(jié)果列于表39.表39 各塔段的有效直徑/mm塔段號123456塔段長度li16004400200012250122502300K3400K4625227500Dei527048745145（315）由下式計(jì)算各塔段的水平風(fēng)力：式中：K1 ——體型系數(shù)，； K2i ——塔設(shè)備各計(jì)算段的風(fēng)振系數(shù)； q0 ——基本風(fēng)壓值，N/m2； fi ——風(fēng)壓高度變化系數(shù)。角，取平臺構(gòu)件的投影面積Σ=，則Dei取下式計(jì)算值中的較大者。需要考慮時，可將誘發(fā)共振彎矩與彎矩按矢量相加。 風(fēng)載荷計(jì)算 風(fēng)力計(jì)算 安裝在室外的支撐式塔設(shè)備，可視為支撐在地基上的懸臂梁。 操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量（37） 充水質(zhì)量（38） 全塔操作質(zhì)量（39） 全塔最小質(zhì)量（310） 全塔最大質(zhì)量（311） 塔的自振周期計(jì)算（312）式中：T1—— 塔的基本自振周期，s； H —— 塔的總高度，mm； E —— 塔殼體材料在設(shè)計(jì)溫度下的彈性模量，MPa； Se —— 塔殼有效壁厚，mm； Di —— 塔殼內(nèi)徑，mm。整個塔高為： 第三章 吸收塔的強(qiáng)度校核 選擇材料 筒體與封頭材料選用16MnR，裙座材料選用Q235A[17]。人孔應(yīng)采用HG21514標(biāo)準(zhǔn)。 地腳螺栓座地腳螺栓座的結(jié)構(gòu)有多種型式：外螺栓座結(jié)構(gòu)型式為常用型式，這種結(jié)構(gòu)對地腳螺栓預(yù)埋或不預(yù)埋均適用。裙座的結(jié)構(gòu)形式有圓筒形和圓錐形兩種，圓筒形裙座制造方便。對于在室外操作的塔，還要考慮環(huán)境溫度。 進(jìn)出料接管，設(shè)計(jì)選擇用于大塔的進(jìn)氣管；，設(shè)計(jì)采用設(shè)置在塔頂封頭上的出氣管。 填料壓板填料壓板主要有兩種形式，一種是柵條形壓板，另一種是絲網(wǎng)壓板。尤其是它具有除沫效率高，壓力降小的特點(diǎn)，是最常用的除沫器。工業(yè)上常用的除沫裝置有折板除沫器、絲網(wǎng)除沫器，以及旋流板除沫器。這里采用的是多孔盤式再分布器。下圖為梁型氣體噴射式支承板外觀：圖25梁型氣體噴射式支承板 梁型氣體噴射式支承板的結(jié)構(gòu)型式見圖26和27所示：圖26 支承板波形尺寸圖27 DN2600~4000mm 支承板結(jié)構(gòu)示意圖 液體再分布裝置當(dāng)液體沿填料層向下流動時，有流向器壁形成“壁流”的傾向。典型的填料支承是氣體噴射式支承板，如圖25所示：圖24 氣體噴射式支承板 氣體噴射式支承板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：對氣體和液體提供了不同的通道，于是氣體容易進(jìn)入填料層內(nèi)，而液體也可自由排出，既避免了液體在板上的積聚，又有利于液體的均勻再分配。 填料支承裝置填料支承裝置對保證填料塔的操作性能具有重大作用。多空型分布裝置又分為多種型式：多孔直管式噴淋器、多管式噴淋器、排管式噴淋器、環(huán)管式噴淋器和篩孔盤式分布器等。為了滿足不同塔徑、不同液流量以及不同均布程度的要求，液體分布裝置有多種結(jié)構(gòu)型式。對于任一裝填完畢的填料塔，氣速的分布是否均勻，主要取決于液體分布的均勻程度。（221）用辛普生法作數(shù)值積分[14]，計(jì)算如表24（n = 6）：表24 積分結(jié)果iYXXepKG由操作線及平衡線圖可知：y*≈0y*——與液相溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)成平衡的氣相溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)。具體參數(shù)見下表[12]：表23 瓷拉西環(huán)結(jié)構(gòu)特征參數(shù)（D=80mm）公稱直徑/mm80孔隙率/%個數(shù)/(1/m3)1910比表面積/(m2/m3)76堆積密度/(kg/m3)714填料因子/[(干)]m1]243 塔徑的計(jì)算液體濃度： 氣體濃度： 氣體密度： 液體密度： 液體運(yùn)動粘度： （212）式中：ρV ——?dú)怏w密度ρL ——液體密度因此： 查泛點(diǎn)氣速關(guān)聯(lián)表[13]可知：圖23 Eckert 泛點(diǎn)氣速關(guān)聯(lián)表可得：Y= 又因?yàn)椋?（213）式中：uf——泛點(diǎn)氣速，m/s； Ф——實(shí)驗(yàn)填料因子，m1； φ——水的密度與液體密度的之比； ρG——?dú)怏w密度，kg/m3； ρL——液體密度，kg/m3；可知： （214） 對于一般的空塔氣速u，?。?，（215）而MEA溶液容易起泡，：煙氣流量：（216）因此：（217）取圓整：D=4m。填料塔是化工分離過程的主體設(shè)備之一，與板式塔相比，具有生產(chǎn)能力大，分離效率高、壓降小、操作彈性大塔內(nèi)持液量小等突出特點(diǎn)，因而在化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 物理化學(xué)法目前，物理化學(xué)法主要是二氧化碳分解法。2. 碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化法碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化法是在催化劑作用下，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷、丙烷、一氧化碳、甲醇及乙醇等基本化工原料的方法。影響化學(xué)吸收效率的參數(shù)包括廢氣流速，廢氣中CO2的含量，CO2的去除率，溶劑流速，所需的能量等。其關(guān)鍵是控制好吸收塔和脫吸塔的操作溫度和操作壓力?；瘜W(xué)法分離處理二氧化碳主要包括化學(xué)吸收法及碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化法等。吸附劑在高溫(或高壓) 條件下吸附二氧化碳，降溫(或降壓) 后將二氧化碳解吸出來，通過周期性的溫度(或壓力)變化，實(shí)現(xiàn)二氧化碳與其他氣體的分離。 工業(yè)上用于二氧化碳分離的膜材質(zhì)主要有醋酸纖維、乙基纖維素、巨苯醚及聚砜等。這兩種方法都屬于低溫吸收過程。物理吸收法其關(guān)鍵在于確定優(yōu)良的吸收劑。 幾種吸收二氧化碳的方法物理法分離處理二氧化碳技術(shù)主要有：物理吸收法、膜分離法、物理吸附法等。(3) 富氧燃燒技術(shù)。在此時對CO2進(jìn)行富集，捕集系統(tǒng)小、能耗低，加上在其他污染物控制以及效率上的潛力，這種路線得到了廣泛關(guān)注。但是，通過燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的煙氣通常壓力接近于大氣壓，而且CO2的濃度低(10%～15%)，含有大量的氮?dú)猓a(chǎn)生的氣體流量巨大，捕集系統(tǒng)龐大，需耗費(fèi)大量的能源。CO2 捕集主要有：(1) 燃燒后捕集。為了保護(hù)環(huán)境和充分利用資源，各國科學(xué)家都開始了CO2的減排和利用的研究工作[3]。據(jù)報道，約60%的溫室效應(yīng)由CO2產(chǎn)生，因此控制CO2的排放已成為應(yīng)對氣候變暖的最重要的技術(shù)路線之一。溫室效應(yīng)和氣候變暖會帶來以下列幾種嚴(yán)重惡果：1)地球上的病蟲害增加；2)海平面上升；3)氣候反常，海洋風(fēng)暴增多；4)土地干旱，沙漠化面積增大。其中，燃煤產(chǎn)生的CO2所占的比例是最大的。 通過本設(shè)計(jì)，盡量解決二氧化碳吸收過程中存在的問題，并對二氧化碳化學(xué)吸收工藝的發(fā)展前景予以展望。CO2化學(xué)吸收工藝的設(shè)計(jì)及相關(guān)問題研究摘 要電廠燃煤煙氣所排放的二氧化碳會造成溫室效應(yīng)和全球氣候變化，引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問題。 本論文主要對二氧化碳化學(xué)吸收法的基本原理、反應(yīng)機(jī)理、工藝流程、應(yīng)用設(shè)備、存在的問題及解決措施作簡要的介紹；對二氧化碳化學(xué)吸收主體設(shè)備作詳細(xì)的設(shè)計(jì)，主要包括填料、筒體、塔內(nèi)件（液體分布裝置、填料支承裝置、氣體分布裝置、除沫器）；對填料塔附件作詳細(xì)的設(shè)計(jì)，進(jìn)行強(qiáng)度校核、工程概預(yù)算。 annex to the packed tower for the detailed design, checking for strength, and making the budget.Through this design, the existed problems are solved as possible as we can and the future development of the chemical absorption process technology of carbon dioxide is introduced. Key words：Carbon dioxide absorption，Packed tower，Design目 錄第一章 前 言 1 引言 1 研究二氧化碳吸收的意義 1 吸收二氧化碳技術(shù)分類 2 幾種吸收二氧化碳的方法 3第二章 吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 7 確定塔設(shè)備的選型 7 吸收劑的確定 8 吸收劑的確定 9 填料的選擇 12 塔徑的計(jì)算 12 填料層高度的計(jì)算 15 吸收塔附件的設(shè)計(jì)與選用 16 塔高 25第三章 吸收塔的強(qiáng)度校核 26 選擇材料 26 按計(jì)算壓力計(jì)算筒體和封頭的壁厚 26 塔的質(zhì)量載荷計(jì)算 27 塔的自振周期計(jì)算 28 地震載荷計(jì)算 29 風(fēng)載荷計(jì)算 30 地腳螺栓計(jì)算 35第四章 解吸塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 37 平衡線 37 解吸所需蒸汽量 37 填料的選擇 38 塔徑的計(jì)算 39 填料層高度的計(jì)算 40 吸收塔附件的設(shè)計(jì)與選用 40 塔高 43第五章 解吸塔的強(qiáng)度校核 44 選擇材料 44 按計(jì)算壓力計(jì)算筒體和封頭的壁厚 44 塔的質(zhì)量載荷計(jì)算 45 塔的自振周期計(jì)算 46 47 風(fēng)載荷計(jì)算 48 地腳螺栓計(jì)算 52第六章 輔助輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)選型 54 54 54 55第七章 經(jīng)濟(jì)分析與工程概算 56 經(jīng)濟(jì)分析與評價的意義和基本原理 56 工程概算 57 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 57第八章 結(jié)論 60參 考 文 獻(xiàn) 61致 謝 63聲 明 6465第一章 前 言 引言各種含碳物質(zhì)的燃燒、氧化、人和動物的呼吸活動，都會產(chǎn)生CO2。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，天然碳資源不斷地被消耗，使大氣中的CO2含量迅速增加，導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”和氣候變暖，這給社會和經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。 研究二氧化碳吸收的意義溫室效應(yīng)、氣候變暖是近年來國際政治、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)和環(huán)境等領(lǐng)域最為關(guān)注的課題。同時，CO2作為化工原料、致冷劑、油田增產(chǎn)劑、惰性介質(zhì)、溶劑和壓力源等在國民經(jīng)濟(jì)各部門有著廣泛的用途。現(xiàn)在，絕大多數(shù)商業(yè)運(yùn)行的燃煤電站是傳統(tǒng)的燃煤電廠，只在歐美等有極少幾個商業(yè)運(yùn)行的IGCC電站和中試的富氧燃燒電站[4]。理論上講，該技術(shù)路線適合于任何一種火力發(fā)電。由于IGCC一般為高壓富氧氣化(20105Pa)，產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過水煤氣變換后，主要含有H2和CO2，氣體壓力和CO2的濃度都很高。但I(xiàn)GCC發(fā)電技術(shù)仍存在投資成本高、可靠性還有待提高等問題。該技術(shù)路線遇到的最大的困難是制氧技術(shù)的投資和能耗太高，現(xiàn)在還沒找到一種廉價低耗能動技術(shù)。一般講來，有機(jī)溶劑吸收二氧化碳的能力隨著壓力增加和溫度下降而增大，反之則減小。分離CO2的典型物理吸收法是Norton公司的聚乙二醇二甲醚法（Selexol法）和Lurgi公司低溫甲醇法（Rectisol法)。2. 膜分離法膜分離法是利用一些聚合材料，如醋酸纖維和聚酰亞胺等制成的薄膜對不同氣體具有不同的滲透率這一特性來分離氣體，其中包括分離膜和吸收膜兩種類型。3. 物理吸附法物理吸附法是利用固態(tài)吸附劑(活性炭、天然沸石、分子篩、活性氧化鋁和硅膠等)對原料混合氣中的二氧化碳進(jìn)行有選擇性的可逆吸附作用來分離回收二氧化碳的技術(shù)。PSA是更適合于電廠捕碳的物理吸附技術(shù)，原理是利用氣體組分在