Аналітичний огляд існуючих методів очищення димових газів від СО2

Скачать

Методи уловлювання діоксиду вуглецю з димових газів котельної. Очищення водними розчинами етаноламінів. Фізична абсорбція органічними розчинниками. Вибір схеми автоматичного контролю і регулювання технологічного процесу регенерації насиченого карбоната.

Размер: 2,2 M
Тип: дипломная работа
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Очищення азотоводневої суміші від оксиду вуглецю (ІV) моноетаноламіном
Аналіз методів очищення газів від оксиду вуглецю (ІV). Фізико-хімічні основи моноетаноламінового очищення синтез-газу від оксиду вуглецю (ІV). Техноло...

Розрахунок контактного теплоутилізатору димових газів з активною насадкою
Конструкція КТАНів-теплоутилізаторів. Жалюзійний сепаратор теплообмінника. Перевірочний тепловий розрахунок КТАНів-утилізаторів. Параметри димових газ...

Вплив теплових електростанції на навколишнє середовище. Шляхи зниження негативного впливу на навколишнє середовище
Види теплових електростанцій та характеристика їх впливу на екологію. Очищення димових газів від золи в електрофільтрах. Зниження викидів в атмосферу...

Дослідження розбавлювача димових газів по каналу регулювання "витрата повітря – температура димових газів"
При дослідженні динаміки об'єкта необхідно вивчити технологічний процес, проаналізувати роботу об'єкта в режимі нормальної експлуатації, вибрати метод...

Розробка системи очищення технологічних газів Придніпровської ТЕС
Загальна характеристика Придніпровської ТЕС. Шкідливі і небезпечні чинники котлотурбінного цеху. Комбіновані методи і апаратура очищення газів. Аналіз...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Зміст

Вступ

1. Аналітичний огляд існуючих методів очищення димових газів від діоксиду вуглецю

1.1 Водна очистка від діоксиду вуглецю

1.2 Очищення водними розчинами етаноламінів

1.3 Процес «Амізол»

1.4 Фізична абсорбція органічними розчинниками

1.4.1 Процес «Пурізол»

1.4.2 Очищення холодним метанолом (процес «Ректізол»)

1.5 Очищення розчинами поташу

1.6 Очищення миш'яково-поташними розчинами (процес «Джамарко-Ветрокк»)

2. Фізико-хімічні основи технологічного процесу

3. Вибір та опис технологічної схеми уловлювання діоксида вуглецю

4. Обгрунтування вибору основного технологічного устаткування

5. Матеріальні та теплові розрахунки

5.1 Тепловий розрахунок холодного скрубера

5.2 Матеріальний розрахунок процесу абсорбції

6. Алгоритм конструктивного розрахунку абсорберу для уловлювання діоксиду вуглецю

7. Вибір схеми автоматичного контролю і регулювання технологічного процесу регенерації насиченого карбонат - бікарбонатного розчину

8. Аналітичний контроль по стадіях технологічного процесу очищення димових газів від СО2

9. Правила безпеки експлуатації та охорони праці

Висновок

Перелік посилань

Вступ

Вуглекислий газ - активна складова атмосфери, яка є обов'язковим компонентом фотосинтезу рослини. Цей газ у природі утворюється під час спалювання органічних речовин, гниття, виділяється з вулканічними газами. Діяльність людини (знищення лісу, розорювання цілинних земель, урбанізація, а головне, спалювання мінерального палива й забруднення океанів) призводить до збільшення кількостей СО2 в атмосфері. За останні 120 років вміст цього газу в повітрі збільшився на 17 % (у середньому на 0,14% на рік). 3а останнє десятиріччя це зростання вже становило 0,36% за рік. Що правда більша частина СО2, а саме 70% поглинається океанами й біосферою і лише 30% залишається в атмосфері. Деякі вчені прогнозують подвоєння вмісту вуглекислого газу в атмосфері до середини XX ст., що викличе значне (приблизно на 2,5%) підвищення середньорічної температури за рахунок парникового ефекту.

У зеленій атмосфері вуглекислий газ діє як скло в парникові: пропускає сонячне світло, але затримує тепло розігрітою Сонцем поверхні Землі. Це викликає розігрівання планети, відомо під назвою парникового ефекту. Як свідчать розрахунки вчених, підвищення середньої річної температури Землі на 2,5 °С викличе значні зміни на Землі, більшість яких для людей буде мати негативні наслідки. Парниковий ефект змінить такі критично важливі перемінні величини, як опади, вітер, куля хмар, океанські течії, а також розміри полярних крижаних шапок.

Діоксид вуглецю газоподібний - безбарвний газ має злегка кислуватий запах і смак. Щільність при нормальних умовах - 1,977 кг/м. Хімічна формула - СО2. Молекулярна маса 44,011 ат.од.мас.

Діоксид вуглецю досить добре розчиняється у воді, утворюючи дуже слабку вугільну кислоту. Значно краще газоподібний діоксид розчиняється у водних розчинів їдких лугів (їдкого натру, їдкого калію) і вуглекислих солей (соди, поташу), аміаку, а також в органічних розчинниках (метанол, ацетон, етаноламін, пропилен - 1, 3 - карбонат, триацетин і ін.)

1. Аналітичний огляд існуючих методів очищення димових газів від діоксиду вуглецю

Концентрація діоксиду вуглецю - у газах різних виробництв, що відходять, може коливатися у різних межах. Крім того, парціальний тиск СО2 у газі залежить від загального тиску. У залежності від технологічної схеми виробництва і ступеня очистки пред'являються різні вимоги. Усе це привело до створення різноманітних і методів очистки від діоксиду вуглецю [2].

1.1 Водна очистка від діоксиду вуглецю

Водна очистка є найбільш старим методом видалення діоксиду вуглецю, тому і дотепер у промисловості експлуатуються велике число цих установок [2].

Водне очищення являє собою типовий процес фізичної абсорбції. Багато технологічних прийомів, закономірності кінетики цього процесу і його апаратурне оформлення характерні і для інших більш сучасних абсорбційних методів очистки, наприклад пропіленкарбонатної. Діоксид вуглецю знаходиться у розчині переважно у вільному вид. Частково утворюється слабка вугільна кислота,яка дисоціює:

Н2СО3++НСО3 (1.1)

Константа дисоціації кислоти мала. При порівняно невеликих парціальних тисків діоксиду вуглецю дотримується лінійна залежність між Р(СО2) і загальним змістом СО2 у розчині (у малих частках) [2].

Доведено, в присутності СО2 у розчині помітно знижується розчинність азоту і водню, присутність же N2 або Н2 в розчині позначається на розчинності СО2 у значно меншому ступені внаслідок малої розчинності цих газів у воді [2].

Для водної абсорбції СО2 використовують, як правило, насадочні скрубери, що працюють під тиском 0,98-2,94 МПа. У таких умовах дифузійні опори в рідкій і газовій фазах порівнянні.

Ефективність роботи абсорбера водного очищення від СО2 помітно зростає при частковому затопленні насадки. За даними Л.И. Тітельмана, затоплення нижньої частини насад очного шару (приблизно 3 м) у промисловому абсорбері дозволило знизити зміст СО2 на виході з абсорбера з 2,6 до 2 - 2,2% (об.) [2].

Принципова схема водного очищення від СО2 представлена на рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 - Принципова схема водної очистки газу від СО2: 1 - сепаратор; 2 - абсорбер; 3 - турбіна;4 - насос; 5 - електромоторі; 6 - проміжний десорбер; 7 - кінцевий десорбер; 8 - десорбцій на колона; 9 - регулятор рівня.

Процес водного очищення, як і інші процеси фізичної абсорбції, здійснюється під тиском. Оптимальне значення тиску процесу про водну абсорбцію при проведенні конверсії без тиску складає близько 2,94 МПа [2].

Основний недолік водного очищення полягає у великій витраті електроенергії. Крім того, унаслідок недостатньої селективності поглинача води можливі утрати водню і забруднення їм діоксиду вуглецю [2].

1.2 Очищення водними розчинами етаноламінів

Очищення газів розчинами етанол амінів с типовим процесом хемосорбції, широко розповсюдженим у даний час у промисловості. Вивченню цього процесу присвячено багато робіт, однак і в даний час проводжуються дослідження з метою його удосконалення й інтенсифікації. Оскільки найбільше промислове застосування одержав процес очищення розчинами моноетаноламіна (МЕА), йому приділяється значна увага. Цей процес одержав поширення в чорній металургії й у хімічній промисловості для витягу діоксиду вуглецю. Моноетаноламін (СН2ОН- СН2-NН2) відноситься до класу амінів, має лужні властивості і може взаємодіяти з кислими газами.

Взаємодія з діоксидом вуглецю протікає в двох стадіях:

2СН2ОН-СН2- NH2 + 2Н20 + СO2 > (СН2OН-СН2-NH3)2СO3, (1.2)

(СН2ОН-СН2-NH3)2СОз + СO2 + Н20>2(СН2ОН-СН2-NH3)НСО3. (1.3)

Моноетаноламін добре розчинний у воді. Однак у його середовищі кородирують метали (особливо кольорові). 3 метою обмеження корозії апаратури концентрацію моноетаноламіна в поглинальному розчині тримають менш 20 % (мас.) [2]. Моноетаноламіновий метод характеризується високим ступенем очищення газів від СO2. Oднак моноетаноламін летучий, токсичний, при наявності кисню в газах окислюється (полімеризується), що робить його не завжди придатним для очищення димових газів [2].

На рисунку 1.2 приведена принципова технологічна схема одержання СO2 з димових газів в умовах металургійного заводу.

Димові гази, які містять 8 - 10 % СО2, газодувкою подають у скрубер -охолоджувач 2, де відбувається їхнє охолодження, очищення від механічних домішок і часткове очищення від діоксиду сірки. Для охолодження димових газів використовується освітлена вода загальнозаводського «брудного циклу» [2].

Після охолодження димові гази надходять у содовий скрубер 3, де вони очищаються від сполук сірки 2 - 5 % розчином NaСО3. Содовий розчин готується в ємкості для розчинення солі 15 і направляється в ємкість содового розчину 17, відкіля подається в содовий скрубер. Очищені від сполук сірки димові гази подають у скрубер 4, де з них витягають СО2 промиванням 10 % водним розчином моноетаноламіна. Димові гази зі змістом СО2 - 2 % скидають в атмосферу [3].

Рисунок 1.2 - Схема витягу СО2 димових газів розчином моноетаноламіном: 1 - газодувка; 2 - скрубер-охолоджувач; 3 - содовий скрубер; 4 - МЕА-абсорбер; 5 - холодильник; 6,10 - теплообмінники; 7, 8,11, 16 - насос; 9 - регенератор МЕА - розчину; 12 - кип'ятильник; 13 - холодильник - конденсатор; 14 - сегіаратор; 5,17 - ємкість