專業(yè)學位碩士學位論文中期報告0121

1、北京化工大學專業(yè)學位碩士學位論文中期報告論文題目：燃煤煙氣 C02化學吸收技術研究學號姓名學校導師姓名 企業(yè)導師姓名 學科名稱 化學工程 中期時間 2016年1月2016 年 01 月 21 日目錄一、 論文所取得的階段性成果 .1（一）模擬流程的建立與說明 1（二）實驗裝置及方法的選擇 2（三）實驗的結果及論證 . 4二、與開題報告所定的研究內容和進展是否相符 5三、繼續(xù)研究的內容 5（一）對實驗裝置進行深入研究及分析 5（二）實驗方案的完善 . 5四、存在的問題 6五、計劃完成論文的時間和預期結果 6-、論文所取得的階段性成果（一）模擬流程的建立與說明氨水作為吸收劑吸收脫除 C02是近年來

2、新提出的方法。最早應用于脫除焦爐氣中少量的C02。該方法對含有低濃度C02、并已經(jīng)脫硫的焦爐氣比較經(jīng)濟，可以副產(chǎn)碳酸氫胺作肥料。圖1煙氣氣動脫碳系統(tǒng)工藝流程圖依據(jù)反應原理和生產(chǎn)實際需要，實驗核心設備主要包括吸收塔，即氣動脫碳技術中能夠將塔內造就一個氣相的高流速區(qū)，即氣動單元并聯(lián)組合段，也稱之為傳質區(qū)；解吸塔，是捕集分離系統(tǒng)關鍵設備， 屬于氣液傳質和熱傳質設備。同時包括系統(tǒng)輔助裝置：溶液再沸器， 是脫碳系統(tǒng)中的關鍵設備之一，具有供熱、產(chǎn)生蒸汽（以降低二氧化 碳分壓）和使殘余二氧化碳、進一步從溶液中解吸出來等多種功能。 過濾及溶液再回收裝置，能夠提高溶液的清潔度，保持溶液吸收二氧 化碳的能力；裝置

3、水平衡系統(tǒng)、二氧化碳收集儲存系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。 并建立了控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)采用集散控制方式 （DCS），DCS系統(tǒng) 采用分級分布式多處理器智能化體系結構， 對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控， 以 保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠的運行。工藝流程具體為：從脫硫除塵后引入的煙氣溫度為4055度，正好處于吸收劑吸收二氧化碳的窗口溫度。 一般地，經(jīng)過除塵脫硫后 的煙氣通過鼓風機加壓后直接進入吸收塔進行二氧化碳的吸收。 增壓 風機用于克服煙氣通過吸收塔的壓降。 在吸收塔中， 煙氣自下而上流 動，與從塔上部下來的吸收劑逆向接觸， 脫除煙氣中的CO2。凈化后 的煙氣從塔頂排放。吸收了二氧化碳的吸收液（也即富液）通過富液 泵泵至解吸

4、塔。 為減少富液再生時蒸汽的消耗量， 利用再生后的吸收 液（也即貧液）的余熱對富液進行加熱，同時也達到冷卻再生液的目 的。富液從解吸塔上部進入，通過氣體解吸部分二氧化碳，然后進入 煮沸器， 使其中的二氧化碳進一步解吸。 解吸二氧化碳的貧液從解吸 塔底部流出， 經(jīng)貧富液熱交換器后， 泵至水冷器， 冷卻后進入吸收塔。 溶劑往返構成連續(xù)吸收和解吸二氧化碳的過程。 從解吸塔出來的二氧 化碳及蒸汽混合物通過冷卻器冷卻， 再經(jīng)旋分器分離， 冷凝水返回系 統(tǒng)，分離出的二氧化碳氣體進入后續(xù)壓縮處理系統(tǒng)。 （二）實驗裝置及方法的選擇實驗采用氧水和半連續(xù)鼓泡吸收裝置洗涂脫除 CO2,實驗裝置如 圖 2 所示，主要

5、包括吸收反應器、低溫恒溫水浴系統(tǒng)、 CO2 壓縮氣、 穩(wěn)壓裝置、氣體轉子流量計、尾氣預處理系統(tǒng)和 CO2 氣體分析儀。 吸收反應器是一個柱形玻璃容量瓶，容器內徑50mm,高度200nun,容積300inl，吸收刻液面高120mnu瓶口設置進氣和出氣孔，為保證 降低進氣壓力和增大進氣流量,并避免管口結晶堵塞,進、出氣管內 徑均為6mm;低溫恒溫水浴系統(tǒng)包括水浴箱，電加熱管，溫控儀，壓 縮機和磁力搜拌裝置，可以使置于水浴箱中反應器的溫度保持均句恒 定，并能實現(xiàn)低溫到-10C的恒溫控制；反應氣體C02由高壓氣瓶供 給，壓力015MPa,純度99.9%;反應用標準氧水質量濃度為2528%, 實驗用其他

6、濃度氣水均為標準氨水與去離子水混合配制，單次實驗過 程配置氧水溶液質量為200g; CO2氣體體積流量由轉子流量計測量控 制，CO2氣體壓力測量采用U型壓力計，氣體分析儀釆用C600氣體 分析儀，為了防止尾氣中的 NH3逃逸和影響氣體分析結果，尾氣預 處理裝置釆用酸洗瓶洗除逃逸氣，采用變色桂膠干燥器脫除過程水 分。圖2. C02吸收解吸實驗現(xiàn)場圖實驗設備的基本情況:表1干燥設備位號名稱用途類型V2C02鋼瓶存儲液態(tài)C02之用壓力容器V101水槽存儲吸收劑（純水）之用敞口容易T101解吸塔解吸吸收過C02的吸收劑填料塔T102吸收塔:吸收C02設備填料塔V1緩沖罐吸收液儲罐密封罐P101風機提供

7、空氣流量非變頻動力裝置P102水泵提供吸收液流量非變頻動力裝置P103水泵解吸泵非變頻動力裝置表4-2 測量儀表儀表位號單位流量CO2流量計FI01m3/h吸收劑流量計FI02L/h解吸液流量計FI03L/h空氣流量計FI04m3/h壓降吸收塔壓降PI02mmH2O解析塔壓降PI01mmH2O溫度空氣溫度TI01C吸收液溫度TI02C氨水吸收CO2實驗均在常壓下進行,CO2由壓縮氣瓶出發(fā)，經(jīng)流量 控制閥門后，進入穩(wěn)壓罐，其目的是平衡整個氣路中氣體靜壓和動壓的 相對關系，保障氣流的穩(wěn)定輸出，穩(wěn)壓權后氣體經(jīng)三通閥和氣體流量計 進入反應器進行吸收反應。尾氣經(jīng)處理后送氣體分析儀進行分析。實驗過程中同時

8、對液相變化和氣相變化進行監(jiān)控分析，依據(jù)不同反應的預計反應時間對液相取樣時間進行調整，每次取樣量不超過總溶液量 的1%,并及時進行新鮮氨水補充。文中主要對氨水濃度、CO2入口濃 度和反應溫度對溶液CO2負荷以及吸收速率的影響進行了研究，并實 驗了不同濃度AMP添加亦對氨水吸收特性和逃逸特性的影響。實驗 過程中，氨水濃度選擇為 0.2%,0.4%, 0.6%, 0.8%, 2.5%, 5%, 10%, 12%,15%;吸收反應溫度為 5°C, 10° 15° 23 C,30 C,35 C,40 C;CO2 進口速率為 0.06m3/h, 0.1m3/h, 0.150m

9、3/h,0.2m3/h; AMP 溶液濃 度為l%,3%, 5%。除吸收反應溫度影響研究實驗外，反應均在室溫23 ±下進行。（三）實驗的結果及論證通過研究表明：利用氨水溶液可以有效脫除CO2,實現(xiàn)較高的脫 碳效率和較快的脫除速度。脫除效率與氨水質量分數(shù)、CO2濃度、入 口氣體流量、 pH 值和溫度各因素有著密切關系。對實驗結果進行分 析得出以下結論：提高氨水質量分數(shù)和 pH 值均可增大脫除效率，本 實驗取氨水質量分數(shù)為 16%，而在相同條件下，若增大 CO2 濃度和 入口氣體流量， 脫除效率則呈現(xiàn)下降趨勢， 溫度對氨水的脫除效率影 響比較復雜，最佳溫度為45 C。根據(jù)燃煤電廠實際情況

10、以及經(jīng)濟成本核算， 選取最佳條件為： 氨 水質量分數(shù)為 16%， CO2 濃度為 12%，入口氣體流量為 0.052m3/h， 較為適宜。二、與開題報告所定研究內容和進展是否相符 課題研究主要針對開題報告制定的技術方案和研究內容進行相 關的研究和論證，并結合具體的生產(chǎn)實際，進行適當?shù)难a充，加大了 對參考文獻的搜集工作，總體沒有偏離研究范圍。三、繼續(xù)研究內容（一）對實驗裝置進行深入研究及分析 在實驗原理、流程、實驗結果比對以及模擬計算等方面進行加強。并結合論文要求，適當增加氨氣吸收 CO2 的熱力學平衡計算包括碳 酸氫銨的熱力學分析等。根據(jù)導師的建議和指導，強化研究氨水對 CO2 的吸收量，根據(jù)

11、 實驗設備的能力和實驗條件， 對流程進行重新梳理， 根據(jù)模擬結果確 定一個更加優(yōu)化的操作條件。（二）實驗方案的完善 根據(jù)中期答辯導師建議，實驗方案建議采用一個吸收塔 +一個結 晶塔+冷凝裝置，依據(jù)實驗結果可推算碳酸氫銨的溶解度，進而推算C02的減排量，同時考慮ASP分析。對實驗完成后生成的溶解液， 用于荒漠化草場特有植物的施肥養(yǎng) 護實驗， 即用溶液澆植物養(yǎng)護和沒施肥的植株做對比， 結合項目周邊 農(nóng)業(yè)開發(fā)，提高方案的經(jīng)濟性，拓展實際應用價值。根據(jù)實驗及模擬設計，本論文所研究內容，是可行的，存在不足 需要綜合考慮實驗方法和實驗的創(chuàng)新， 重在提高實驗的應用， 從而解 決具體的生產(chǎn)問題。四、存在的問題無五、計劃完成論文的時間和預期結果論文計劃與 2016 年 4 月完成，預計優(yōu)化后的工藝方案將可以確 定最佳的脫除率、 氨水濃度、循環(huán)比以及溫度