【正文】 的 pH 從 11 下降到 7 左右 ,醇胺法吸收二氧化碳的吸收塔設(shè)計(jì) 以此可作為判斷吸收是否飽和的依據(jù)。 AEE 可以與 CO2直接反應(yīng) ,吸收速率快 ,吸收量大 ,可以快速達(dá)到吸收飽和 ,而 MDEA 不能與 CO2直接反應(yīng) ,吸收速率慢 ,需長(zhǎng)時(shí)間才可達(dá)到吸收飽和。 圖 9 吸收時(shí)間與吸收速率的關(guān)系 混合醇胺溶液的交互作用 鐘戰(zhàn)鐵 [4]提出 MEA+MDEA 體系在吸收低濃度二氧化碳時(shí)存在交互作用。 圖 10 摩爾吸收比與交互系數(shù) β的關(guān)系 所以 AEE 作為新型 CO2吸收劑 ,具有吸收速率快 ,吸收量大等優(yōu)點(diǎn)。目前，世界上大多數(shù)從電廠煙氣中捕集 CO2的方法都是以 MEA 溶劑為基礎(chǔ)的化學(xué)吸收法 [11]。如圖 1 所示， MEA 溶液相對(duì)來說吸收能力較強(qiáng)，且所需濃度較低，具有一定經(jīng)濟(jì)性，是較為理想的吸收溶液 [2]。 (3)操作范圍寬，運(yùn)行穩(wěn)定。 填料塔適用于快速和瞬間反應(yīng)的吸收過程，多用于氣體的凈化。h)，壓力損失 1500～ 3800Pa，而且還可處理含塵氣體。篩孔板塔主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，處理風(fēng)量大，并能處理含塵氣體。文氏管吸收器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備小、占空間少、氣速高、處理量大、氣液接觸好、傳質(zhì)較容易，特別適用于捕集氣流中的微小顆粒物。在吸收塔中 ,煙氣自下向上流動(dòng) ,與從上部入塔的吸收液形成逆流接觸 ,使 CO2 得到脫除。溶劑往返循環(huán)構(gòu)成連續(xù)吸收和解吸 CO2的工藝過程。在填料的選擇上 ,在吸收塔與再生塔內(nèi)均安裝了孔板波紋填料 ,具有以下特點(diǎn) :填料空隙率大 (98% ),氣液兩相能均勻通過 ,壓降低 ,流通量高 。 煙氣在吸收塔內(nèi)與胺溶液充分接觸后 ,約 90%的 CO2被溶液吸收 ,余下的煙氣則從塔頂排空 ,同時(shí)不可避免的會(huì)有部分胺溶液會(huì)隨排空煙氣帶出系統(tǒng)排入大氣 ,既污染了環(huán)境也 增大了胺溶液的消耗量。為了使設(shè)備長(zhǎng)期、高效率地?zé)o故障運(yùn)行 ,國(guó)外的首要經(jīng)驗(yàn)是保持吸收溶液的清潔。為了提高溶液的清潔度 ,保持溶液的 CO2吸收能力 ,在捕集系統(tǒng)內(nèi)布置了胺回收反應(yīng)釜 ,間歇性投運(yùn) ,將熱穩(wěn)定鹽加熱分解生成乙醇胺溶液 ,回收利用 ,不可再生的降解產(chǎn)物則從反應(yīng)釜排放 ,并進(jìn)行無害化處理。 三、 研究步驟、方法 1. 資料查閱 查閱至少與設(shè)計(jì)及其相關(guān)的紙質(zhì)版中文文獻(xiàn) 10 篇以上，外文復(fù)印文獻(xiàn) 2 篇以上，需要翻譯至少一篇外文文獻(xiàn)。燃煤電廠所產(chǎn)生的二氧化碳占了總排放量的 60%以上，因此，對(duì)燃煤電廠排放的二氧化碳進(jìn)行脫除是控制溫室效應(yīng)的關(guān)鍵手段之一。 煙氣組成 CO2 N2 O2 H2O SO2 NOX 飛灰 含量 % % % % 50mg/m3 50mg/m3 10mg/m3 醇胺法吸收二氧化碳的吸收塔設(shè)計(jì) ①劉練波 ,黃斌 ,郜時(shí)旺 ,許世森 . 燃煤電站 3 000～ 5 000 t/a CO2 捕集示范裝置工藝及關(guān)鍵設(shè)備 [J].電力設(shè)備， 2021， 9（ 5）： 2124 ②黃斌 , 許世森 , 郜時(shí)旺等。 Annex to the packed tower and checking for strength were also designed in detail, at last 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 was introduced. Key words： Carbon dioxide absorption， Packed tower， Anaytical column 醇胺法吸收二氧化碳的吸收塔設(shè)計(jì) III 目 錄 第一章 前 言 ........................................................ 1 引言 ........................................................ 1 研究二氧化碳吸收的意義 ...................................... 2 吸收溶液的選擇 .............................................. 3 吸收塔系統(tǒng)及結(jié)構(gòu) ............................................ 4 解析塔概述 ................................................. 12 第二章 吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................ 14 確定塔設(shè)備的選型 ........................................... 14 吸收劑的確定 ............................................... 14 填料的選擇 ................................................. 18 塔徑的計(jì)算 ................................................. 18 填料層高度的計(jì)算 ........................................... 19 吸收塔附件的設(shè)計(jì)與選用 ..................................... 21 塔高 ....................................................... 26 第三章 吸收塔的強(qiáng)度校核 ........................................... 27 選擇材料 ................................................... 27 裙座，筒體和封頭的壁厚 ..................................... 27 塔的質(zhì)量載荷計(jì)算 ........................................... 27 塔的自振周期計(jì)算 ........................................... 29 地震載荷計(jì)算 ............................................... 29 風(fēng)載荷計(jì)算 ................................................. 30 地腳螺栓計(jì)算 ............................................... 34 第四章 解吸塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................... 36 平衡線 ..................................................... 36 解吸所需蒸汽量 ............................................. 36 填料的選擇 ................................................. 38 塔徑的計(jì)算 ................................................. 38 填料層高度的計(jì)算 ........................................... 39 解析塔附件的設(shè)計(jì)與選用 ..................................... 39 塔高 ....................................................... 42 第五章 解吸塔的強(qiáng)度校核 ............................................ 43 選擇材料 ................................................... 43 醇胺法吸收二氧化碳的吸收塔設(shè)計(jì) IV 裙座，筒體和封頭的壁厚 ..................................... 43 塔的質(zhì)量載荷計(jì)算 ........................................... 43 塔的自振周期計(jì)算 ........................................... 45 地震載荷計(jì)算 ............................................... 45 風(fēng)載荷計(jì)算 ................................................. 46 地腳螺栓計(jì)算 ............................................... 49 第六章 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)選型 ......................................... 51 熱交換器 ................................................... 51 風(fēng)機(jī)的選型 ................................................. 52 泵的選擇 ................................................... 52 第七章 經(jīng)濟(jì)分析與工程概算 ......................................... 54 經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)的意義和基本原理 ............................. 54 工程概算 ................................................... 54 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 ............................................... 55 第八章 結(jié)論 ....................................................... 57 參考文獻(xiàn) ........................................................... 58 致 謝 .............................................................. 60 聲 明 .............................................................. 61 醇胺法吸收二氧化碳的吸收塔設(shè)計(jì) 1 第一章 前 言 引言 二氧化碳?xì)怏w具有吸熱和隔熱的功能。 6)農(nóng)業(yè)的影響 實(shí)驗(yàn)證明在 CO2高濃度的環(huán)境下，植物會(huì)生長(zhǎng)得更快速和高大。河口水質(zhì)變咸可會(huì)減少淡水魚的品種數(shù)目，相反該地區(qū)海洋魚類的 品種也可能相對(duì)增多。已成為國(guó)際能源領(lǐng)域研發(fā)的熱點(diǎn)。由于我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以燃煤發(fā)電為主 ,以及今后對(duì)燃煤發(fā)電的長(zhǎng)期投入 ,從燃煤煙氣中有效的脫除 CO2將刻不容緩。溶液濃度增大可增強(qiáng) CO2 的水解，即增強(qiáng)溶液對(duì)CO2的吸收，但同時(shí)溶液的溶解度系數(shù)和分子擴(kuò)散系數(shù)將隨著溶液的濃度增加而降低，所以每種溶液都有一個(gè)相對(duì)理想的吸收濃度范圍，而不是濃度越高越好。同時(shí)氨基甲酸鹽對(duì)設(shè)備的腐蝕性較強(qiáng)，又易形成水垢。 圖 12 吸收塔 工業(yè)吸收塔應(yīng)具備以下基本要求： (1)塔內(nèi)氣體與液體應(yīng)有足夠的接 觸面積和接觸時(shí)間。填料必須具備較大的比 表面，有較高的空隙率、良好的潤(rùn)濕性、耐腐蝕、一定的機(jī)械強(qiáng)度、密度小、價(jià)格低廉等。 該塔制造、安裝、維修較方便，可以用大小、質(zhì)量不同的小球改變操作范圍。 1篩孔板塔 篩孔直徑一般取 5～ 10mm，篩孔總面積占篩板面積的 10％～ 18％。該塔結(jié)構(gòu)比篩孔板塔復(fù)雜，制造較困難，安裝要求嚴(yán)格，容易發(fā)生 偏流。文氏管吸收器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備小、占空間少、氣速高、處理量大、氣液接觸好、傳質(zhì)較容易，特別適用于捕集氣流中的微小顆粒物。篩孔板塔主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，處理風(fēng)量大，并能處理含塵氣體。h)，壓力損失 1500～ 3800Pa，而且還可處理含塵氣體。 填料塔適用于快速和瞬間反應(yīng)的吸收過程，多用于氣體的凈化。 (3)操作范圍寬，運(yùn)行穩(wěn)定。 因?yàn)?MEA 與 CO2 反應(yīng)生成比較穩(wěn)定的氨基甲酸鹽，反應(yīng)式（ 2）比反應(yīng)式（ 1）要快得多，所以總反應(yīng)式可以寫為： CO2+2HOCH2CH2NH2+H2O=HOCH2CH2HNCOO－ +HOCH2CH2NH3+ 由總反應(yīng)式可看出，乙醇胺吸收 CO2 時(shí)將會(huì)受到熱力學(xué)的限制，即 1 mol醇胺最大的吸收能力為 mol 的 CO2。 圖 11 各種