МИНОБРНАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ____________________________________________________________________
Факультет автоматики и информационных технологий
Кафедра «Вычислительная техника»
Доклад
По дисциплине: Экология
На тему: Получение углекислого газа из дымовых газов котельной
Выполнил: студент
3-АИТ-3 Жидков А.Ю.
Принял:
Самара 2013
Содержание:
Углекислый газ CO2……………………………..……………3
Получение углекислого газа…………………………………3
ТЭЦ (Принцип работы)………………………………………3
Абсорбирование CO2…………………………………………..4
Многоступенчатая абсорбация………………………………5
Анализатор CO2 очень необходимая вещь с помщью которой можно с лёгкостью определять уровень углекислого газа в помещениях или даже в промышленных выбросах, такой прибор можно купить на сайте http://ecos-m.ru/
Оксид углерода (углекислый газ, диоксид углерода, двуокись углерода, угольный ангидрид) — CO2, бесцветный газ (в нормальных условиях), без запаха, со слегка кисловатым вкусом.
Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет в среднем 0,0395 %.
Плотность при нормальных условиях 1,97 кг/м³. При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное. Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.
В промышленных количествах углекислота выделяется из дымовых газов, или как побочный продукт химических процессов, например, при разложении природных карбонатов (известняк, доломит) или при производстве алкоголя.
В современных установках получения углекислого газа чаще применяется водный раствор моноэтаноламина, который при определённых условиях способен абсорбировать СО₂, содержащийся в дымовом газе, а при нагреве отдавать его, таким образом, отделяется готовый продукт от других веществ.
Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов).
Принцип работы
ТЭЦ конструктивно устроена как конденсационная электростанция (КЭС). Главное отличие ТЭЦ от КЭС состоит в возможности отобрать часть тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. Турбины ТЭЦ позволяют регулировать количество отбираемого пара. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты. На ТЭЦ есть возможность перекрывать тепловые отборы пара, в этом случае ТЭЦ становится обычной КЭС. Это дает возможность работать ТЭЦ по двум графикам нагрузки:
· тепловому — электрическая нагрузка жёстко зависит от тепловой нагрузки (тепловая нагрузка — приоритет)
· электрическому — электрическая нагрузка не зависит от тепловой, либо тепловая нагрузка вовсе отсутствует (приоритет — электрическая нагрузка).
Совмещение функций генерации тепла и электроэнергии (когенерация) выгодно, так как оставшееся тепло, которое не участвует в работе на КЭС, используется в отоплении. Это повышает расчетный КПД в целом (80 % у ТЭЦ и 30 % у КЭС), но не говорит об экономичности ТЭЦ. Основными же показателями экономичности являются: удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении и КПД цикла КЭС.
В современных установках для получения СО, из «отбросных» газов
в качестве абсорбента применяется ЗО%-ный водный раствор моноэтано-
ламина, который способен абсорбировать СО2 содержащийся в печном
газе. Насыщенный газом абсорбент направляется в регенератор, в кото-
ром путем подогрева паром выделяется СО2 а восстановленный абсорбент
вновь направляется в абсорбер. Поскольку моноэтаноламин абсорбирует
только СО2 при улавливании происходит предварительная очистка. Эффек-
тивность улавливания СО2, составляет 85-95%.
Далее газ подвергается очистке до уровня, предусмотренного ГОСТ 8050-
85 для соответствующего сорта. Для высшего сорта объемное содержа-
ние СО2, должно составлять не менее 99,8%. Для приложений, где требуется
особо чистый газ (фармацевтическая промышленность, микроэлектроника), его дополнительно очищают до требуемых кондиций.
Двуокись углерода поставляется в газообразном (по трубам), сжиженном
(в баллонах или изотермических цистернах) или твердом виде.
Твердая двуокись углерода (сухой лед) изготавливается из жидкой или
газообразной двуокиси углерода и выпускается в виде блоков или гранул.
Способ очистки газовой смеси от СО2 методом многоступенчатой абсорбции, который включает абсорбцию СО2 из газовой смеси в последовательно соединенных между собой абсорберах, при этом подачу воды в абсорбер проводят параллельно.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение – разработать способ очистки газовой смеси от CO2 при наличии начальной массовой концентрации СО2 в очищаемой смеси 60-70%.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого способа, заключается в применении для очистки газовой смеси от СО 2 процесса многоступенчатой абсорбции, при которой в качестве абсорбента используется вода.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки газовой смеси методом многоступенчатой абсорбции, включающем абсорбцию из газовой смеси СО2 и использующем в качестве абсорбента воду, согласно изобретению, в связи с большим начальным массовым содержанием СО2 в очищаемой смеси и достижением высокой степени очистки от СО2 в очищенном продукте, процесс абсорбции осуществляют в четырех последовательно соединенных между собой абсорберах, в которые параллельно подают воду с помощью одного насоса.
Для достижения данного технического результата диаметры последовательно установленных абсорберов последовательно уменьшают с целью движения разделяемой смеси по каждому абсорберу при значениях скорости близкой к оптимальной, т.е. 0,025÷0,03 м/с, в зависимости от типа насадки.
Такая система включения абсорберов при высокой начальной массовой концентрации СО 2 в очищаемой газовой смеси позволяет в каждом из абсорберов обеспечить уменьшение потока газовой смеси, проходящего через его сечение в таких объемах, когда по высоте абсорбера скорость движения газовой смеси будет находиться в пределах, обеспечивающих наилучшие условия процесса абсорбции. При этом в зависимости от конечной концентрации СО2 в разделяемой смеси можно регулировать величину высоты абсорбера, выбирая значения скорости потока смеси и степень очистки в каждом абсорбере в таких пределах, чтобы высоты абсорберов были близки между собой.
При этом для питания водой всех абсорберов используют один насос, который подает воду параллельно во все четыре абсорбера.
Данная схема содержит:
1) Предварительный теплообменник (1)
2) Влагоотводитель (2)
3) Абсорберы
a. Абсорбер №1 (3)
b. Абсорбер №2 (4)
c. Абсорбер №3 (5)
d. Абсорбер №4 (6)
4) Водяной насос (7)
5) Гидравлическая турбина (8)
6) Электромотор (9)
Способ осуществляется следующим образом. Исходная смесь, содержащая до 60-70 мас.% СО2 при Р=(2-3) МПа, Т=(350-360)K и насыщенная парами Н2О, поступает в предварительный теплообменник 1, где охлаждается водой до Т=(303-313)К. Образовавшийся конденсат затем отделяется во влагоотделителе 2. Затем очищаемая смесь последовательно снизу вверх проходит по насадке абсорберов 3-6, где в верхнее сечение каждого из них подается под давлением вода с помощью насоса 7. Большая часть СО2 из потока очищаемой смеси удаляется в абсорбере 3 за счет растворения CO2 в потоке Н2О. Аналогичный процесс происходит и в абсорберах 4-6, диаметры которых последовательно уменьшаются в связи с уменьшением потока газовой смеси, поступающей на абсорбцию и необходимости обеспечить значения скорости поднимающейся по высоте абсорбера смеси, близкой и оптимальной величине 0,025÷0,03 м/с.
Из верхнего сечения абсорбера 6 выходит очищенная газовая смесь, конечное содержание СО2 в которой составляет 0,5 об.% и ниже.
Потоки Н2О, выходящие из абсорбера 3-6, объединяются по выходу из них в один поток и направляются в гидравлическую турбину 8. При этом часть энергии, затраченной на нагнетание воды насосом, возвращается при расширении воды в турбине 8.