【正文】 用二氧化碳作為介質(zhì)，利用較低溫地下熱水資源來發(fā)電已在羅馬尼亞研究成功。 4. 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ① 國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T60521993≤ 工業(yè) 液體二氧化碳≥ 項(xiàng)目 指標(biāo) 二氧化碳 %（ v/v） ≥ 99 油份 按標(biāo)準(zhǔn) 4,4 檢驗(yàn)合格 按標(biāo)準(zhǔn) 4,4 檢驗(yàn)合格 按標(biāo)準(zhǔn) 4,4 檢驗(yàn)合格 一氧化碳、硫化氫、磷化氫及有機(jī)還原物 b — 按標(biāo)準(zhǔn) 4,6 檢驗(yàn)合格 按標(biāo) 準(zhǔn) 4,6 檢驗(yàn)合格 氣味 無異味 無異味 無異味 水份露點(diǎn) /℃ ≤ 60 65 游離水 無 限定說明： 感官：外觀、氣味 工藝過程： 生產(chǎn) 之中十分重要并必須控制的關(guān)鍵項(xiàng)目 法規(guī)：行政部門的限定規(guī)定 三、設(shè)計(jì)的原始依據(jù)及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 設(shè)計(jì)的原始依據(jù)，按 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1． 年產(chǎn)量 10000 噸食品級液體二氧化碳； 2． 年工作日 300 天； 3． CO2的提取率為 86%； 4． 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)： 組成 H2S SO2 有機(jī)硫 H2O NOX 含量 ≤ 2mg/Nm3 ≤ 2mg/Nm3 ≤ ≤ 30ppm ≤ 5ppm 組成 O2 N2 CO CO2 含量 ≤ 20ppm ≤ 20ppm ≤ 10ppm ≥ % ： 組成 CO CO2 N2 O2 SO2 9 含量 ～ 2％ 86％ 10％ 2～ 3％ 50 mg/Nm3 組成 NOX H2S CS2 COS 粉塵 含量 20 mg/Nm3 500mg/Nm3 mg/Nm3 200 mg/Nm3 50 mg/Nm3 工序 放空氣 出口溫度：常溫 放空氣 出口壓力： 3040mm 水柱 放空氣 出洗滌塔溫度： ≤ 30℃ 放空氣 出洗滌塔含塵量： ≤ 5 mg/Nm3 放空氣 出吸收塔 H2S 含量： ≤ 500ppm 、預(yù)處理工序 預(yù)處理器出口無機(jī)硫含量： ≤ 500ppm 一級脫硫器進(jìn)口氣體溫度： ≤ 35℃ 三級脫硫出口轉(zhuǎn)化率取 90%～ 99% 四級脫硫器出口：總硫 ≤ CO2含量為 86%（ v/v） ,塔頂 CO2含量為 95%（ v/v），塔釜 CO2含量為 %（ v/v）； CO2含量為 45%（ v/v）， N2含量為 52%（ v/v），其余為 3%（ v/v）； 、順放氣 CO2含量為 20%（ v/v）； 、洗滌塔、吸收塔、原料氣壓縮機(jī)段后冷卻器的出口水蒸汽濃度取相應(yīng)溫度下的水蒸汽飽和分壓。 ② 膜分離法和溶劑吸收法 膜分離法具有裝置簡單、操作方便、能耗較低特點(diǎn)，是當(dāng)今世界上發(fā)展迅 速的一項(xiàng)節(jié)能型氣體分離技術(shù)。 ③ 分子篩 吸附法 分子篩吸附法 具有工藝過程簡 單、能耗低、適應(yīng)能力強(qiáng)、自動化程度高、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)，橋氮二氧化碳裝置 采用此項(xiàng)技術(shù)提純二氧化碳裝置，一次開車成功，對以 放空氣 氣為原料的混合氣中難以解決的氨氧化合物已找到一定的淡化方法，使產(chǎn)品基本滿足 GB/T 60521993 標(biāo)準(zhǔn)要求。 CO2工藝流程示意圖 原料氣 水冷器 緩沖罐 蘿茨風(fēng)機(jī) 復(fù)合洗滌塔 10 五 確定原料來源、 性質(zhì) 原料來源為 脫碳工藝放空 氣，其中主要含有氮?dú)狻⒀鯕?、一氧化碳等氣體。 K Cv kJ/kg178。 102MPa178。 K) Cv (mol178。 106Pa178。 同時(shí) ,氧分子作為一種重要的配位體在生物內(nèi)起著重要作用 ,除氧外 ,自然界還存在氧的兩種同素異形體 ,即 O3和 O4。 K Cv kJ/kg178。 S 沸點(diǎn) 汽化熱 ③化學(xué)性質(zhì) 由于 CO 分子是不飽和的亞穩(wěn)分子 ,在化學(xué)上 ,就分解而言 ,CO 是穩(wěn)定的 ,但由于存在未被占有的反鍵軌道 ,易于被催化劑激活。 六 .論證設(shè)計(jì)選定的廠址、交通、氣候、地質(zhì)條件： 廠址選于 湖南省郴州市永興縣城關(guān)鎮(zhèn)西郊 ，距市區(qū) 三 公里， 便江南 岸，東徑 113005’,北緯 26008’，地面平均海拔 131m，地勢東 低 西 高 。水電豐腴 ,便江江上、中游 建有二座水電站 ，還有 國家 電網(wǎng)變電所輸出 萬伏供給，電源充足。常年為東 南 風(fēng)和 西北 風(fēng)，年均氣溫 17℃，相對濕度 77%，地震烈度 7 級。 主車間由除塵、 脫硫 、 分子篩 吸附、壓縮、液化、提純、貯存等工序組成，儀表接入 工業(yè)用 二氧化碳儀表集控室。 車間員工 9 人，其中管理人員 3 人，普通職工實(shí)行三班倒制度。 八．三廢情況及環(huán)境保護(hù)的大體方案 本工藝流程其本身因考慮環(huán)境因素，分離、提純 放空氣 氣中的二氧化碳。 12 排放物主要是洗滌塔廢水及舊催化劑等，處理方案是：將洗滌塔廢水經(jīng)沉降后排放，廢舊催化劑統(tǒng)一處理等。進(jìn)入密閉設(shè)備、容器和地溝等處，必先進(jìn)行安全分析，確定是否合格，分析合格前不可擅自進(jìn)入。分析不合格時(shí)，應(yīng)戴上氧氣呼吸器或長管面具，并要人監(jiān)護(hù)。必要時(shí)用高壓氧治療。 充裝液體二氧化碳時(shí)，防止低溫液體噴向人體，萬一發(fā)生凍傷，立即用 40℃的溫水浸泡。充裝人員應(yīng)定期培訓(xùn)，考核合格才能上崗操作。氣瓶應(yīng)定期檢查，防止泄露，防止腐蝕。 在搬運(yùn)、裝填吸附劑的過程中，會產(chǎn)生很多粉塵，這些粉塵吸附劑本身均會刺激人的眼睛、鼻子、喉嚨和皮膚，如果眼睛內(nèi)含有粉塵時(shí)，可用足夠的水沖洗，不能將吸附劑放入口中，決不能將水倒入吸附劑中，否則會引起灼燒。 各崗位都要配備合適的消防器材。在活性碳的作用下吸附有機(jī)硫和微量的H2S； 5)從第三脫硫塔出來的氣體進(jìn)入第四脫硫塔，在精脫硫劑的吸附下脫除微量的 H2S 和有機(jī)硫，使其達(dá)到工藝要求 (總硫在 20ppm 以下 )； 6)從第四脫硫塔出來的氣體進(jìn)入 CO2 壓縮機(jī)三級壓縮至 左右； 7)經(jīng)三級壓縮的氣體通過三級冷卻器、油分離器冷卻、分離 , 進(jìn)入 1 號凈化器或二號凈化器，在 3A 分子篩干燥劑的作用下，脫除氣體中的濕度水份，使氣體中含水量小于20ppm。 、選擇。 洗滌塔與吸收塔均采用填料塔，其除塵效率與吸收效率和液氣比與吸收溫度有關(guān)。 ② 脫硫 塔 的空速和溫度選擇 一 二級 粗 脫硫器的空速的選擇同樣也直接影響 CO2的生產(chǎn)。 ③ 四 級脫硫器的空速和溫 度選擇 三 四 級脫硫所選用的催化劑 為活性炭， 選擇空速取為 1500h1，溫度低于 70℃，以1040℃為最好。 分子篩 吸附一般可分為三個步驟：吸附、加熱再生和冷吹。吸附劑有多種，如：活性氧化鋁，硅膠，沸石等，本設(shè)計(jì)采用硅膠吸附劑。鑒于此本設(shè)計(jì)的吸附周期選定為 80 小時(shí)，其中高燥時(shí)間 8 小時(shí)，逆放時(shí)間 5 分鐘，加熱時(shí)間 3 小時(shí)55 分，冷卻時(shí)間為 3 小時(shí) 55 分，升壓時(shí)間為 5 分鐘。再生溫度是變溫吸附中非常關(guān)鍵的參數(shù)。 空速的選擇，空 速的選擇也影響著吸附效果。 ⑤ 分子篩 吸附工藝條件分析選擇 分子篩 吸附是根據(jù)吸附量與吸附壓力成正比，在較高壓力下進(jìn)行吸附。但吸附量隨壓力升高而增大的趨勢逐漸減小。 空速的選擇，空速小則設(shè)備生產(chǎn)能力低； 空速大，廢氣中 CO2含量高， CO2的提取率下降，故選擇空速 1000h1。吸附劑的再生程度影響吸附劑的吸附能力，本文選用 升溫還原的方法，當(dāng)吸附塔降到大氣壓后 ，用 電爐加熱提純塔放空氣反向吹掃 ， 以獲得更好的再生效果 。在活性碳的作用下吸附有機(jī)硫和微量的H2S； 5)從第三脫硫塔出來的氣體進(jìn)入第四脫硫塔，在精脫硫劑的吸附下脫除微量的 H2S 和有機(jī)硫，使其達(dá)到工藝要求 (總硫在 20ppm 以下 )； 6)從第四脫硫塔出來的氣體進(jìn)入 CO2 壓縮機(jī)三級壓縮至 左右； 7)經(jīng)三級壓縮的氣體通過三級冷卻器、油分離器冷卻、分離 , 進(jìn)入 1 號凈化器或二號凈化器，在 3A 分子篩干燥劑的作用下，脫除氣體中的濕度水份，使氣體中含水量小于20ppm。 三、設(shè)備論證 一 .除塵設(shè)備 ,其優(yōu)點(diǎn)有 : (1) 除塵效率高 濕法除塵的效率可與某些高效率的干法除塵的效率相媲美 .如電除塵 ,過濾除塵等方法。另外 ,其去除粉塵粒徑的范圍很廣 ,可有效去除粒徑在 左右的塵粒。將一些不規(guī)則的或規(guī)則的填料 (如拉西環(huán) )裝入一個容器即可構(gòu)成一個簡單的填料塔 ,就可用來除掉含塵氣流中的大部分顆粒。 （ 3）適用于高溫、高濕煙氣及非纖維性粉塵的處理 ,可用于凈化易燃 ,易爆及有害氣體。同時(shí) ,含塵氣體中的某些有害有毒氣體如硫化氫 ,二氧化碳及易燃易爆氣體如醇類、醚類等與水接觸時(shí) ,大量溶于水而被一起除去。 （ 2）粉塵回收困難 ,造成有用粉塵資源的浪費(fèi)。 （ 4）在嚴(yán)寒地區(qū) ,冬季需考慮防凍問題。這類情況在濕法除塵中較為常見 ,因此采用濕法除塵時(shí) ,應(yīng)該考慮到設(shè)備腐蝕問題 ,如果考慮不周 ,則往往會引起設(shè)備嚴(yán)重腐蝕而迫使除塵系統(tǒng)難于正常運(yùn)行。 16 : (1) 廠址選擇在水電豐腴 ,氣候濕暖的南方 ,故防凍問題及水投資費(fèi)用影響較 小 。 (3) 原料中氣體含有二氧化硫、硫化氫等雜質(zhì) ,采用濕法除塵可吸收這些有害雜質(zhì) ,這些有害雜質(zhì)酸性氣體含量較少 ,故設(shè)備腐蝕問題可適當(dāng)考慮 。 二 .吸收裝置 ,列表如下 項(xiàng)目 板式塔 填料塔 處理能力與操作彈性 操作彈性大 規(guī)整填料處理能力比板式塔大在真空和常壓下為 30%～ 50%，新型散裝填料處理能力也比板式塔高些。 易用陶瓷一類耐蝕材料制作較合 小直徑 以下較難制作 很合適 分離效率（ HETP） 分離效率比較穩(wěn)定，大塔效率會更高些。 塔的檢查 容易 較困難，規(guī)整填料幾乎不可能。 比較合適 ,吸收塔和洗滌塔采用填料塔的原因有 : a. 原料氣中含有硫化 氫 ,二氧化硫等酸性氣體 ,對設(shè)備具有腐蝕性 ,而填料塔便于用耐腐蝕性材料制造 。 c. 該工藝過程中對除塵要求不是很高 ,采用填料塔可滿足要求。 50179。 a. T104 型催化劑有以下 特點(diǎn) : (1) 常溫下活性好 30℃ ,空速 600h1,COS 轉(zhuǎn)化率＞ 90%。 (3) 機(jī)械強(qiáng)度好 ,遇水不粉化 ,床層阻力小 . b. EAC 系列精脫硫劑有以下特點(diǎn) : (1) 脫硫精度高 普通脫硫精度為出口硫化氫 ,用于粗脫 ,而 EAC 精脫硫劑脫硫精度為出口硫化氫 . (2) 反應(yīng)速度快 研究表明 ,EAC的穿透空速是普通脫硫劑的 24倍 ,工業(yè)使用時(shí) ,普通脫硫劑使用空速是 200500h1左右 . (3) 精脫硫劑的工作 (穿透 )硫容高 研究表明 ,EAC 型精脫硫劑工作硫容為其它常溫脫硫 劑的 35 倍 ,EAC4 型解決了在常溫下精脫二氧化硫的難題 ,其硫容可達(dá)10%. (4) 對有機(jī)硫有一定的脫除作用 本設(shè)計(jì)中 ,預(yù)處理器和三級脫硫塔采用 EAC4 型精脫硫劑 ,其性能指標(biāo)列于下表 : 精脫硫劑 外觀 粒度 堆密度（ g/ml） 比表面積（ m3/g） 孔容（ ml/g） 空隙率 EAC4 型 黑色條形 4（ 34） 179。 ＞ 800 二級脫硫塔采用 T504 型常溫有機(jī)硫催化劑 ,其性能列于下表中 : 主要成份 外觀 粒度（ mm） 堆密度（ g/ml） 比表面積（ m3/g） 空隙率 Al2O3加特種添加劑 白色球狀顆粒 42～ 4 43～ 5 44～ 6 ～ 150～ 350 工業(yè)上分離提純 CO2的方法有低溫蒸餾法 ,膜分離法 ,溶劑吸收法 . ① 低溫蒸餾法 本法由于設(shè)備龐大 ,能耗較高 ,分離效果差 ,因而成本較高不適應(yīng)于中小規(guī)模生產(chǎn) ,一般適用于油田開采現(xiàn)場 ,生產(chǎn)無硫 CO2產(chǎn)品直接注入油井以提高采油率。 18 CO2 在物理吸附劑上表現(xiàn)出與其他氣體具有更強(qiáng)的吸附能力 ,變壓吸附法就是利用這種吸附能力的差異達(dá)到從混合氣體中分離提純不同純度的 CO2的目的。 NOx、 CO 與 CO2的相對揮發(fā)度較高 ,本文利用精餾法來提純 CO2。 本設(shè)計(jì)采用壓延制刺孔板濃縮填料。 第三章 物料衡算 一、衡算依據(jù) 1. 年產(chǎn)量 工業(yè)用 CO210000 噸； 2. 年工作日 300 天； 3. CO2的提取率為 86%； 4. 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)： 組成 H2S SO2 有機(jī)硫 H2O NOX 含量 ≤ 2mg/Nm3 ≤ 2mg/Nm3 ≤ ≤ 30ppm ≤ 5ppm 組成 O2 N2 CO CO2 含量 ≤ 20ppm ≤ 20ppm ≤ 10ppm ≥ % ： 組成 CO CO2 N2 O2 SO2 含量 ～ 2％ 86％ 10％ 2～ 3％ 50 mg/Nm3 組成 NOX H2S CS2 COS 粉塵 含量 20 mg/Nm3 500mg/Nm3 mg/Nm3 200 mg/Nm3 50 mg/Nm3 放空氣 出口溫度：常溫