【正文】 斜孔寬 10～ 20m，長(zhǎng) 10～ 15mm，高6mm。 圖 13 填料塔 (2)湍球塔 醇胺法吸收二氧化碳的吸收塔設(shè)計(jì) 7 它是填料塔的一種特殊形式，運(yùn)行時(shí)塔內(nèi)填料處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以強(qiáng)化吸收過(guò)程。第一類是氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的 板式塔 、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運(yùn)動(dòng)醇胺法吸收二氧化碳的吸收塔設(shè)計(jì) 5 與氣相進(jìn)行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。 醇胺法吸收二氧化碳的吸收塔設(shè)計(jì) 3 吸收溶液的選擇 目前 ,普遍認(rèn)為燃燒后捕獲技術(shù)最為可行 ,因該技術(shù)最適合于對(duì)傳統(tǒng)燃燒設(shè)備進(jìn)行以捕獲 CO2 為目的的改進(jìn) ,且其具有節(jié)省設(shè)備投資和技術(shù)成熟程度更接近商業(yè)化的優(yōu)勢(shì) .燃燒后捕獲主要通過(guò)采用物理溶劑、化學(xué)溶劑以及兩者的混合溶劑脫除發(fā)電廠燃放氣中的 CO2的分壓低 ,且含有大量不溶性氣體 ,故采用胺鹽溶液等化學(xué)溶劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)吸收以分離其中的 CO2 是最有效的手段 [3， 4]。此外 ，溫度的提高會(huì)增加水份的蒸發(fā)，這對(duì)地面上水源的運(yùn)用帶來(lái)壓力。 它會(huì)帶來(lái)以下列幾種嚴(yán)重惡果： 1) 地球上的病蟲(chóng)害和傳染疾病增加； 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。 （ 2）原始數(shù)據(jù) 煙氣量： 3000m3/h , 進(jìn)二氧化碳吸收塔煙氣溫度： 4050℃ (3)應(yīng)提交的成果 ①至少提供與設(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)。并利用 Auto CAD 作圖軟件畫(huà)出吸收塔的三視圖及零 件圖。在國(guó)外 CO2捕集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 ,再沸器有 2 種主要形式 :立式熱虹吸再沸器與臥式釜式再沸器。 吸收塔是捕集系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備 ,屬于氣液傳質(zhì)設(shè)備。鼓風(fēng)機(jī)增壓用來(lái)克服在氣體通過(guò)吸收塔時(shí)所產(chǎn)生的壓降。大致可分為二類：一類是降液管式，如泡罩塔、篩孔板塔、浮閥塔、 S 形單向流板塔、舌形板塔、浮動(dòng)噴射塔等；另一類是穿流式板塔，如穿流柵孔板塔 (淋降板塔 )、波紋穿流板塔、菱形斜孔 板塔、短管穿流板塔等。 填料是填料塔的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。 在胺溶液流量 120 m3/h、吸收溫度 40℃ 、常壓吸收條件下，分別對(duì) MEA、DEA、 MDEA、 TEA、 DIPA、 DGA 六種溶液在不同濃度下對(duì)二氧化碳的吸收情況進(jìn)行模擬。隨著 MDEA 大量參與吸收過(guò)程 ,溶液的堿性已經(jīng)不足以削弱 AEE 與 CO2之間的作用 ,交互作用逐漸消失 ,此時(shí)溶液的 E 主要由MDEA 貢獻(xiàn) ,因此隨著摩爾吸收比的增加 ,交互系數(shù)逐漸降低。由圖 8 可知 ,吸收 60 min后 MDEA溶液的摩爾吸收比可達(dá) ,AEE 溶液的摩爾吸收比可達(dá)。吸收液pH大致下降至 7時(shí) ,吸收達(dá)到飽和 ,這一特性可作為判斷溶液吸收 CO2進(jìn)行程度的指標(biāo) ,當(dāng) pH 下降到 7 左右 ,溶液基本飽和 ,無(wú)法繼續(xù)吸收 CO2,可進(jìn)行再生。 圖 2 不同濃 度 DEA 吸收速率與時(shí)間的關(guān)系 圖 3 不同濃度 TEA 吸收速率與時(shí)間的關(guān)系 CO2可以和 DEA 反應(yīng)生成氨基甲酸鹽 : CO2+2(HOC2H4)2NH→(HOC 2H4)2NH2++(HOC2H4)2NCOO 然而 ,TEA 氮原子上無(wú)氫質(zhì)子 ,TEA 與 CO2 之間不能進(jìn)行生成氨基甲酸鹽的反應(yīng) ,其和 CO2的反應(yīng)機(jī)理與 DEA 有明顯不同。在傳統(tǒng)的化學(xué)脫碳過(guò)程中，應(yīng)用一乙醇胺 (MEA)法脫除CO2 已進(jìn)行了廣泛的研究，并成功地用于化工廠的 CO2 回收，但其成本高達(dá) 34美元 /噸 [2] 二氧化碳的吸收主要是在吸收塔內(nèi)進(jìn)行，吸收塔的性能直接影響著二氧化碳的吸收效果。某些地區(qū)可有更多雨量，但有些地區(qū)的雨量可能會(huì)減少。 由環(huán)境污染引起的溫室效應(yīng)是指地球表面變熱的現(xiàn)象。但是， 39。全球應(yīng)對(duì)氣候變化的核心是減少溫室氣體排放 ,其中主要是減少能源消費(fèi)的 CO2排放。對(duì)于 DEA 和 TEA,在溶液還遠(yuǎn)未接近飽和狀態(tài)時(shí) ,醇胺溶液吸收速率基本按吸收量線性地變化 ,這是因?yàn)榇藭r(shí)液相主體中 CO2含量較小 ,而液膜處 CO2濃度足夠大 (p=105Pa),傳質(zhì)阻力對(duì)吸收速度 N 的影響相對(duì)就比較小 ,吸收速度主要取決于反應(yīng)速度 r(N≈r)。在相同的吸收時(shí)間內(nèi) ,3種有機(jī)胺溶液吸收容量大小依次是 DEA≥TEAMDEA。因此 ,本實(shí)驗(yàn)條件下 ,180min。筆者考察了 AEE 與 MDEA 的混合溶液對(duì) CO2的吸收性能。 AEE+MDEA 體系在一定的摩爾吸收比的條件下存在交互作用 ,且交互系數(shù)隨體系的摩爾吸收比的增加而降低 [5]。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。填料塔不宜處理含塵量較大的煙氣，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)克服塔內(nèi)氣液分布不均的問(wèn)題。 2斜孔板塔 斜孔板塔是篩孔板塔的另一形式。由于 MEA 具有較 高的蒸汽壓 ,為減少 MEA蒸汽隨煙氣帶出而造成吸收液損失 ,通常將吸收塔分成兩段 ,下段進(jìn)行酸氣吸收 ,上段通過(guò)水洗 ,降低煙氣中的 MEA 蒸汽含量。具有很好的潤(rùn)濕性能和自分布能力 ,氣液分布比較均勻 ,幾乎無(wú)放大效應(yīng) 。在進(jìn)入吸收塔的貧液管路上旁路 設(shè)置活性炭過(guò)濾器 ,根據(jù)溶液分析得到 的污染程度 ,調(diào)整溶液通過(guò)活性碳過(guò)濾 器的比例 ,來(lái)保持溶液的清潔。 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ① 吸收塔系統(tǒng)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核。 第一周 科技方法訓(xùn)練，查閱校內(nèi)、外資料 第二周 科技方法訓(xùn)練， 翻譯外文資料， 第 三周 撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告 第四周 進(jìn)行開(kāi)題報(bào)告，進(jìn)行總體設(shè)計(jì) 第五周 吸收塔系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 第六周 吸收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 第七周 解析塔系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第八周 解析塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 第九周 其他設(shè)計(jì)及整個(gè)工程的概預(yù)算 第十周 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪圖 第十一周 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪圖 第十二周 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪圖 第十三周 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪圖 第十四周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并輸入計(jì)算機(jī) 第十五周 修改設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯 第十六周 答辯 ——— ————————————————————————————— 任務(wù)書(shū)審定日期 年 月 日 系（教研室）主任（簽字） 任務(wù)書(shū)批準(zhǔn)日期 年 月 日 教學(xué)院（部、系）院長(zhǎng)（簽字） 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 年 月 日 指導(dǎo)教師（簽字） 計(jì)劃完成任務(wù)日期 年 月 日 學(xué)生（簽字） 醇胺法吸收二氧化碳的吸收塔設(shè)計(jì) I 摘 要 電廠燃煤煙氣所排放的二氧化碳會(huì)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(wèn)題。全球變暖 39。根據(jù) EIA (Energy Information Administration)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) , 2021 年我國(guó) CO2 排放總量為 47 億 ,t 約占世界總量的 17%,居世界第二 ,僅次于美國(guó)。 圖 11 各種 溶液在不同濃度下對(duì)二氧化碳的吸收 情況 基本的 MEA CO2 溶液吸收 解吸流程被廣泛用于天然氣處理工廠和制氨工廠的 CO2去除 .該流程用于捕獲電站廢氣中的 CO2時(shí) ,吸收系統(tǒng)的作用是實(shí)現(xiàn)所需醇胺法吸收二氧化碳的吸收塔設(shè)計(jì) 4 的 CO2脫除效率 ,并為解吸系統(tǒng)提供高濃度 CO2的富胺鹽溶液 .解吸系統(tǒng)必須解吸出一定量的 CO2,以提供合理的 CO2濃度的貧胺鹽溶液返回吸收系統(tǒng)循環(huán)使用 .貧 富胺鹽溶液的熱交換可有效利用貧胺鹽溶液的熱能 ,以減少解吸能耗 .但是 ,該流程能耗仍然較高 ,而解吸過(guò)程熱負(fù)荷 Qreb 的大小直接影響到蒸汽消耗量 ,其費(fèi)用接近整個(gè)捕獲流程運(yùn)行費(fèi)用的 80%,使得基本 MEA流程處理發(fā)電廠 燃放氣中 CO2的商業(yè)應(yīng)用受到嚴(yán)重制約 [5]。 (3)操作范圍寬，運(yùn)行穩(wěn)定。h)，壓力損失 1500～ 3800Pa，而且還可處理含塵氣體。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。 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％。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。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。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。河口水質(zhì)變咸可會(huì)減少淡水魚(yú)的品種數(shù)目，相反該地區(qū)海洋魚(yú)類的 品種也可能相對(duì)增多。 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 ...