【正文】 場應靠近主要用戶，避免在工藝裝置的爆炸危險區(qū)范圍內；避免靠近火炬、加熱爐、焦炭塔等熱源體；不宜布置在鄰近的變配電所、露天工藝設備、主要運輸?shù)缆范咀畲箢l率風的上風側，并不應布置在受水霧影響而產生危害的設施的全年最大頻率風向上風 側。 本工廠中循環(huán)水場位于全廠的東北角，遠離總變電所和工藝設備區(qū)，同時在全年風頻率最小的東北風的上風側，減輕了對易受水霧影響的設施所產生的危害。 中心化驗室、儀修車間、開發(fā)部的布置 按照設計規(guī)范的要求，中心化驗室、儀修車間應該布置在生產管理區(qū)內，不應布置在散發(fā)毒性、腐蝕性及其它有害氣體、粉塵以及循環(huán)水冷卻塔等產生大量水霧設施的全年最大頻率風向的下風側。 本設計方案中，將中心化驗室、開發(fā)部、儀修車間整合到一棟綜合多功能建筑中。循環(huán)水場以及可能散發(fā)毒性、腐蝕性、易燃性氣體的儲罐區(qū)均遠離中心化驗室 、儀修車間，并且處于相對此樓頻率較低風向的上風側，均符合設計規(guī)范的要求。 設計規(guī)范還要求中心化驗室、儀修車間遠離振源，要有良好的朝向，避免西曬。本設計中，此棟綜合樓整體朝南，保證了這棟樓的采光條件，同時該樓為東西走向，最大限度地避免了西照。此外，與強振源區(qū)域保持較遠的距離，并設有樹林作為隔音屏障。 “ 三井化學 ”杯第四屆大學生化工設計競賽 8 機修、電修車間的布置 機修、電修車間宜集中布置在廠區(qū)的一側、靠近人流出入口的地段，并有較方便的交通運輸條件；同時應避免機修、電修車間的噪音、振動對周圍設施的影響。 本設計方案中機修、電修車間緊鄰 1 號門（人流出入口）和停車廠，具有非常便利的交通運輸條件。同時，由于停車廠在空間上的阻隔以及樹木作為屏障，使得噪音以及振動對周圍設施的影響降至最低。 污水處理場的布置 根據(jù)設計規(guī)范的要求，污水處理廠宜位于廠區(qū)邊緣或廠區(qū)外的單獨地段，且地勢及地下水位較低處；并應布置在廠區(qū)全年最大頻率的下風側，且應注意其對周圍環(huán)境的影響。 本設計方案充分考慮了以上要求，將污水處理廠設在全場南側邊緣地帶，處于全年最大頻率的北風的下風側。 倉儲設施的布置 原料、燃料、材料、成品及半成品的倉庫、堆場及儲罐， 應按其儲存物料的性質、數(shù)量、包裝及運輸方式等條件，按不同類別，相對集中布置，并宜靠近相關裝置和運輸線路，且應符合防火、防爆、安全、衛(wèi)生的規(guī)定，為管理創(chuàng)造有利條件。 倉庫的布置 倉庫主要用于存放固體原料，應該設置在鄰近主要用戶的場所，并方便運輸和適應機械化裝卸作業(yè)；宜布置在廠區(qū)的邊緣地帶，且位于廠區(qū)全年最小頻率風向的上風側。 本廠區(qū)中倉庫位于東北角，靠近 3 號門和裝卸區(qū)，方便運輸并適應機械化裝卸作業(yè)，同時處于廠區(qū)全年頻率最小風向的上風側。 罐區(qū)的布置 設計規(guī)范中關于罐區(qū)布置的要求較多。首先，罐區(qū)應按照物料性質、隸屬關系、操作和物料輸送條件，分別布置為原料罐區(qū)和成品罐區(qū)，其位置應滿足工藝生產、儲運裝卸和安全防護要求，同時應留有必要的發(fā)展用地。 年捕集 9 萬噸 CO2及微藻養(yǎng)殖聯(lián)產項目 9 本設計中，原料儲罐、成品儲罐、 CO2球罐區(qū)分開布置，既鄰近工藝裝備區(qū)，又鄰近裝卸區(qū)，充分滿足了工藝生產和儲運裝卸的要求。此外罐區(qū)正對 3 號門，方便消防車的出入，達到了安全防護的要求。 設計規(guī)范要求液化烴和可燃液體的罐組宜布置在廠區(qū)邊緣地帶，同時應在人員集中場所和明火或散發(fā)火花地點全年最小頻率風向的上風側，并應避免布置在窩風地帶。 本設計也滿足了這些要求，罐區(qū)遠離了人員集中場所和易產生明火或火花的機修、電修車間，并處于他們的全年最小頻率風向的上風側。 此外，液化烴、可燃液體罐組，不宜緊靠排洪溝布置；與罐區(qū)無關的管線、輸電線均不得穿越罐區(qū)。 運輸設施的布置 罐區(qū)汽車裝卸區(qū)的布置 罐區(qū)汽車裝卸設施應該位于廠區(qū)邊緣、空氣流通的地段或布置在廠區(qū)外。遠離人員集中的場所、明火和散發(fā)火花的地點及廠區(qū)主要人流出入口和人流較多的道路。 本設計中，裝卸區(qū)設置在廠區(qū)的東側，緊鄰 3 號門（主要貨流運輸出入口），同時遠離人流較多的道路和可能產生明火和散發(fā)火花的地點。 汽車庫、停車場的布置 汽車庫、停車場的布置應該靠近貨流出入口或者倉儲區(qū)布置，減少空車程；生產管理及生活用車單獨設置車庫時，應布置在生產管理區(qū)。 本設計中，專用于貨物運輸車輛的停車場位于裝卸臺的南側，卸貨后的車輛可以直接停在這片停車場內；而專屬于生產管理區(qū)的車輛擁有獨立的停車場，緊靠 1 號門和周圍各生產管理部門，交通極為便利。 生產管理及生活服務設施 廠前區(qū)的布置 生產管理區(qū)及生活服務 設施應根據(jù)工廠規(guī)模，按其性質和使用功能，宜布置在廠前區(qū)。設計規(guī)范要求廠前區(qū)布置在廠區(qū)的主要人流出入口、與居住區(qū)和城鎮(zhèn)方便的地點；宜位于廠區(qū)全年最小頻率風向的下風側，并且環(huán)境潔凈的地段；建筑群體的組合及空間景觀應與周圍的環(huán)境相協(xié)調；應設置相應的綠化、美化設施， “ 三井化學 ”杯第四屆大學生化工設計競賽 10 處理好建筑、道路、綠地和建筑小品之間的關系。 廠前區(qū)的布置體現(xiàn)了一個工廠整體風貌和企業(yè)形象，因此我們在廠前區(qū)的布置上也下了不少功夫。在滿足設計規(guī)范的諸多要求的同時，我們更多地考慮了建筑風格以及景觀配合的關系。 ? 首先，將食堂、醫(yī)療衛(wèi)生站和行政辦公樓有效組合 成綜合性多功能建筑，有效提高了土地利用率以及生活服務區(qū)的整體性。該多功能建筑的外形方中有圓，避免了外觀的單調和死板，并且和中心化驗室、儀修車間、開發(fā)部的綜合樓的建筑風格相呼應。 ? 其次，廠前區(qū)多功能建筑從上空看，其外形為英文字母 C，表明該企業(yè)從事的是與二氧化碳（ Carbon Dioxide）捕集、利用相關的生產。同時這棟建筑從上空看也像一把鉗子，包圍著象征著地球的藍色噴泉池，意味通過化學工程的方法解決溫室氣體大量排放的問題。 ? 最后，廠前區(qū)多功能建筑正前方是一片草坪，上面會有該企業(yè)的標語和圖表，可以給初次來訪的 人們留下極其美好的印象。 食堂的布置 設計規(guī)范要求工廠食堂布置在廠前區(qū)，其服務半徑不宜大于 500 米。本工廠食堂的設置完全滿足了該工廠工人用餐的需求量，同時又保證了其服務半徑。 自行車棚、停車場的布置 設計規(guī)范要求自行車棚應布置在職工存取車方便的地方，自行車棚面積的大小應根據(jù)工廠最大班職工人數(shù)及當?shù)亟煌ㄟ\輸條件確定。同時廠前區(qū)宜設置必要的汽車停車場，滿足工人及職工用車停放的需要。 本設計中，自行車庫緊鄰汽車停車場，方便職工切換交通工具，并且這對 1 號門，出入非常方便。 廠區(qū)出入口的布置 設計規(guī)范要求廠區(qū)的出入口不少于 2 個，人流和貨流出入口應該分開布置；主要人流出入口應設在工廠主干道通往居住區(qū)和城鎮(zhèn)的一側，主要貨流入口應位于主要貨流方向，靠近運輸繁忙的倉儲區(qū)，并與廠外運輸線路連接方便；主要出入口應設置門衛(wèi)室。 本設計方案中共設置了三個出入口，分別位于經(jīng)一路、經(jīng)四路和緯二路，其中 1 號門主要服務人流， 2 號、 3 號門主要服務物流。 3 個出入口均設有門衛(wèi)室。 年捕集 9 萬噸 CO2及微藻養(yǎng)殖聯(lián)產項目 11 圍墻的設置 設計規(guī)范要求建筑為與圍墻的間距應大于 5 米，道路與圍墻的距離應大于 1米（圍墻自墻軸線算起，建筑物、構筑物自最外邊軸線算起，道路為城市型時自路面邊緣算起）。本設計中建構筑物與圍墻的最小間距為 米，道路與圍墻的最小間距為 米，均符合規(guī)范。 廠內運輸設計 廠內運輸設計要求 運輸線路的布置，應符合下列要求： ? 滿足生產、運輸、安裝、檢修、消防及環(huán)境衛(wèi)生的要求，線路短捷，人流、貨流組織合理； ? 劃分功能分區(qū)，并與區(qū)內主要建筑物軸線平行或垂直，宜呈環(huán)形布置，使廠區(qū)內、外部運輸、裝卸、貯存形成一個完整的、連續(xù)的運輸系統(tǒng)； ? 與豎向設計相協(xié)調，有利于場地及道路的 雨水排除； ? 與廠外道路連接方便、短捷； ? 建設工程施工道路應與永久性道路相結合。 本廠運輸設計 本設計中，廠區(qū)內道路總體呈網(wǎng)格狀布置，并均已其走向進行命名（南北向道路稱經(jīng)某路，東西向道路稱緯某路，環(huán)線道路以其位置命名），易于識記和辨認；主干道（經(jīng)某路、緯某路和北環(huán)路）設計寬度為 10 米（雙向四車道），次干道設計寬度為 5 米（雙向兩車道）。道路寬度均大于 米，滿足消防車道寬度的要求。 本設計方案中共設置了三個出入口，分別位于經(jīng)一路、經(jīng)四路和緯二路，其中 1 號門主要服務人流， 2 號、 3 號門主要服務物流 。 本設計中，裝卸區(qū)設置在廠區(qū)的東側，緊鄰 3 號門（主要貨流運輸出入口），同時遠離人流較多的道路和可能產生明火和散發(fā)火花的地點。專用于貨物運輸車輛的停車場位于裝卸臺的南側，卸貨后的車輛可以直接停在這片停車場內。而專屬于生產管理區(qū)的車輛擁有獨立的停車場，緊靠 1 號門和周圍各生產管理部門，交通極為便利。這樣的設計有利于人流與貨流的分離。 廠內所有的道路最窄處不小于 ，可允許檢修車輛的通行及確保消防車能夠迅速地抵達失火地點。本廠地面全部達到無土化，地面以水泥和柏油兩種組 “ 三井化學 ”杯第四屆大學生化工設計競賽 12 成，可以承受最大載重汽車引起的壓力，同時 利于清潔。 Figure 23 廠區(qū)道路運輸規(guī)劃特點 年捕集 9 萬噸 CO2及微藻養(yǎng)殖聯(lián)產項目 13 第三章 捕集系統(tǒng)工藝流程 及論證 設計目標 本項目的目標是為一座現(xiàn)有的燃煤電廠設計一套燃后 CCSamp。U 子系統(tǒng)。要求從化學工程的角度充分考慮捕集二氧化碳的再資源化利用，聯(lián)產具有較高經(jīng)濟價值和符合可持續(xù)發(fā)展觀念的化工產品，降低電廠實施二氧化碳減排的經(jīng)濟成本，促進 CCSamp。U 技術的推廣應用。 工藝路線分析 從工藝角度出發(fā)，根據(jù) CO2 捕集、封存、利用流程圖對設計目標進行解讀，我們得到 3 個關鍵詞：燃后，子系統(tǒng)，聯(lián)產。很顯然，這三個關鍵詞分別決定了CO2捕集、封存、利用的三個方式，如下圖所示： Figure 31工藝路線分析及選擇 燃后捕集工藝優(yōu)選 首先對常用的 CO2回收利用方法進行列舉和特點總結 ，如 Figure32 所示 ： ? 燃后捕集 燃后 ? 管道運輸 子系統(tǒng) ? 進行反應 聯(lián)產 “ 三井化學 ”杯第四屆大學生化工設計競賽 14 Figure 31 CO2捕集工藝概述 上述方法生產的 CO2都是氣態(tài)，都需經(jīng)吸附精餾法進一步提純凈化、精餾液化，才能進行液態(tài)儲存和運輸。吸附精餾技術是上述方法在接續(xù)過程中必須使用的通用技術。 通過比較我們發(fā)現(xiàn)，要為一座燃煤電廠設計一個子系統(tǒng)，首先產量會非常大；其次，由于下游需要進行產品合成，所以產品的濃度一定要高；再次，對捕集率有 80%的要求，同時考慮是否已經(jīng)實際應用，綜合決定選擇溶劑吸收法作為捕集工藝。 溶劑吸收法工藝優(yōu)選 目前，比較成功的溶劑吸收工藝主要有 4 種：一乙醇胺（ MEA）法，氨法脫碳（ ECO2）法，制冷氨法，空間位阻胺類（ KS1， KS2）法。 MEA 法 MEA 法是目前國際上 CCS 項目中應用最廣泛，研究也最多的方法。如我國國內首座電廠二氧化碳捕集工程 — — 華能北京熱電廠二氧化碳捕集示范工程使用的正是 MEA 法。 MEA（一乙醇胺）具有較強的堿性，與 CO2反應速率較快，具有吸收速度快、吸收能力強的特點。 MEA 法存在的主要問題是裝置的能耗較高，且 MEA 的氧化降解較嚴重，對設備有一定的腐蝕性；目前正準備通過優(yōu)化吸收 /再生工藝的結? 使用溶劑對 CO2進行吸收和解吸， CO2濃度可達 98％以上。該法只適合于從低濃度 CO2廢氣中回收 CO2，且流程復雜，操作成本高。 溶劑吸收法 ? 采用固體吸附劑吸附混合氣中的 CO2，濃度可達 60％以上。該法只適合于從化肥廠變換氣中脫除 CO2，且 CO2濃度太低不能作為產品使用。 變壓吸附法 ? 利用中空纖維膜在高壓下分離 CO2，只適用于氣源干凈、需用 CO2濃度不高于 90％的場合，目前該技術在國內處于開發(fā)階段。 有機膜分離法 ? 利用催化劑和純氧氣把 CO2中的可燃燒雜質轉換成 CO2和水。該法只能脫除可燃雜質，能耗和成本高，已被淘汰。 催化燃燒法 年捕集 9 萬噸 CO2及微藻養(yǎng)殖聯(lián)產項目 15 構及使用抗氧化添加劑、緩蝕劑等措施以降低操作成本。與常規(guī)醇胺法比，新工藝開發(fā)成功后約可降低捕集成本 50%以上。 MEA 適合在 CO2分壓力較低的情況下應用，吸收率受操作壓力影響不大，既可在高壓下操作，也可在常壓下操作，操作溫度與煙氣溫度相當，同 時， MEA 在醇胺類吸收劑中堿性最強，反應速度快，吸收能力在醇胺類溶劑中最強，因此， MEA 法比較適合用于煙氣中 CO2回收。 ECO2法 ECO2 捕集工藝是由美國 Powerspan 公司開發(fā)的，使用含水的氨（ AA）溶液從電廠煙氣（ FG）中捕集 CO2的一種新工藝。這是該公司與美國能源部國家能源技術實驗室（ NETL）共同研究的成果。 BP 替代能源公司與 Powerspan 公司正在開發(fā)和驗證 Powerspan 公司稱為 ECO2基于氨的 CO2捕集技術，并將使其用于燃煤電廠從而推向商業(yè)化。 Powerspan 公司的一系列研究實驗表明，該工藝已經(jīng)基本成熟。中試于 20xx年在美國俄亥俄州 Shadyside 的 Fi