Получение углекислого газа из дымовых газов котельной

Получение углекислого газа из дымовых газов котельной

МИНОБРНАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ____________________________________________________________________

Факультет автоматики и информационных технологий

Кафедра «Вычислительная техника»

По дисциплине: Экология

На тему: Получение углекислого газа из дымовых газов котельной

Выполнил: студент

3-АИТ-3 Жидков А.Ю.

Принял:

Самара 2013

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

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.

Многоступенчатая абсорбация

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.

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.

Источник: http://kursak.net/poluchenie-uglekislogo-gaza-iz-dymovyx-gazov-kotelnoj/

Проект на покупку комплекса оборудования по переработке сбросных дымовых газов котельной – часть 3

Очистка сухим льдом. Технология очистки сухим льдом очень эффективна, не абразивная и экологически чиста. Гранулы сухого льда, попадая по объекту, создают термический удар. Как результат, покрытие или грязь сжимается и отходит с основного материала.

Останутся только отошедшие с поверхности покрытие и грязь, так как гранулы сухого льда испарятся в атмосферу без появления влаги.

Эта очищающая система используется во многих производствах, таких как шиномонтаж, сталелитейное, пищевое, печатное и металлообрабатывающее и т.д.

Сварка металлов. Существует специальное оборудование (сварочный аппарат полуавтоматический), которое использует сжатую углекислоту для производства сварки металлов. Известно, что при сварке металла в углекислотной «шубе» получают более качественное соединение и сварочные швы.

6. Операции

Проведем краткое описание технологии производства углекислоты из сбросных дымных газов котельной.

Подача газовой смеси:

Сбросные дымовые газы (Смесь) отбираются из газоходов котлов котельной. Через коллектор, выполненный из металлических труб и далее по газоходу, смесь поступает на узел предварительной очистки «Скрубер». Далее смесь поступает в абсорбер.

Процесс абсорбции/десорбции (А/Д):

В качестве агента А/Д используется водный раствор моноэтаноламина (МЭА). Дымный газ из «Скрубера» направляется в узел А/Д где в противотоке абсорбирующему раствору из него отбирается CO2 путем насыщения раствора.

Очистка:

После охлаждения отобранный CO2 поступает в узел очистки где из него удаляются пары раствора носителя, посторонние соединения и механические примеси, а так же различные запахи. На выходе образуется очищенная газовая смесь содержащая газ СО2не менее 99,8% на 1м3 и безвредные соединения в следовых количествах. Сжижение:

Для сжижения используется специальное компрессорное и холодильное оборудование, имеющее высокое рабочее давление (выше 70 бар).

Углекислота может быть сжижена под давлением при температуре ниже 31°С (критическая точка). Жидкое состояние СО2 может быть удержано повышением давления и охлаждением, в этом случае углекислый газ останется жидким, но будет стремится к газообразному состоянию, если температура превысит -31°С несмотря на повышенное давление. Хранение жидкой углекислоты:

Жидкая углекислота хранится в предназначенных для этого резервуарах, которые имеют в составе холодильное оборудование для поддержания необходимой температуры.

Производство сухого льда:

Существует несколько методов производства сухого льда.

Первый метод – прессование блочного сухого льда. Таким методом прессуется снежные хлопья образующиеся в результате редуцирования жидкой углекислоты.

Второй метод – производство гранул высокой плотности в пеллетайзере. После производства гранулы могут быть использованы немедленно или сохранены в изолированном контейнере до востребования.

Такие гранулы имеют диаметр от 2 до 3 мм и длину от 2.5 до 10.2 мм.

Данная схема переработки дымных газов лежит в основе оборудования многих западных и отечественных производителей. Именно на основе этой схемы сконструирована углекислотная станция «CarbonyX» . Но в отличие от других производителей в данном комплексе сделан упор на простоту монтажа оборудования, отсутствие вести строительство специального здания и простоту эксплуатации самой станции.

Наладку оборудования осуществляют специалисты производителя. После запуска станции и окончания наладочных работ созывается приемочная комиссия и составляется акт приемки.

Далее через комиссию Госсанэпиднадзора получается сертификат соответствия и безопасности.

В случае если при производстве углекислоты используется емкость для ее хранения, тогда требуется зарегистрироваться в местном отделении Государственного технического надзора.

Для нормальной работы станции необходимо подключить ее к подаче воды, пара и дыма.

При работе аппаратов происходит естественная потеря агента (водный раствор моноэтаноламина технического) поэтому следует его добавлять в систему. Следует заметить, что потери агента составляют приблизительно 5 литров на 1 тонну углекислоты.

Режим работы углекислотной станции круглосуточный. Обслуживание станции не требует специальных навыков и может осуществляться работниками котельной.

Основные техническо-экономические характеристики углекислотной станции, необходимые для расчетов, представлены в таблице 4.

Таблица 4

Исходные данные для расчета эффективности эксплуатации

углекислотной станции

Расчеты эффективности эксплуатации станции произведены для режима работы не менее 23 часа в сутки (это могут быть 2 смены по 10-12 часов или 3 укороченные смены). Номинальный (режимный) месячный фонд рабочего времени – 29 рабочих дней. Станция работает круглосуточно, каждые 10 дней проводятся профилактические работы (остановка на 5 часов).

Месячный фонд времени работы станции, объемы вырабатываемой углекислоты представлены в таблице 5.

Таблица 5

Месячный фонд времени работы станции и объемы производимой продукции

Затраты на производство углекислоты

Технологический процесс производства предусматривает работу 5 основных рабочих в смену. Таким образом, для круглосуточной работы станции необходимо принять в штат 10 работников.

Расходы на электроэнергию. Расходы на месяц рассчитываются, исходя из количества произведенной углекислоты, среднего расхода э/энергии на 1 кг готовой продукции и стоимости 1 кВт электроэнергии.

План производства углекислоты по видам представлен в табл. 6.

Согласно программе выпуска на год, предусматривается производство углекислоты в бочках (по 203 тонны в месяц) и баллонах (по 87 тонн в месяц). На начальном этапе производство сухого льда не предусматривается.

Всего за год планируется к производству 2436 тонн углекислоты в бочках и 1044 тонны в баллонах. Процентное содержание данных видов продукции от общего объема производства составит соответственно 70 и 30%.

7. Руководство и собственность

Органами управления ООО «Яр-Диоксид» являются: Общее собрание участников общества; директор (единоличный исполнительный орган).

Директор организует выполнение решений общего собрания участников.

Директор ООО «Яр-Диоксид» без доверенности действует от имени общества, в том числе:

– представляет интересы общества как в РФ, так и за ее пределами, в том числе в иностранных государствах;

– совершает сделки от имени общества;

– имеет право первой подписи под финансовыми документами;

– распоряжается имуществом общества для обеспечения его текущей деятельности в пределах, установленных Федеральным законом “Об обществах с ограниченной ответственностью и уставом;

– распоряжается фондами ООО «Яр-Диоксид»;

– выдает доверенности от имени общества, в том числе с правом передоверия;

– исполняет другие функции, необходимые для достижения целей деятельности общества и обеспечения его нормальной работы, в соответствии с действующим законодательством и уставом общества.

Полномочия директора действуют с момента избрания его очередным общий собранием до момента избрания (переизбрания) директора следующим через 3 года очередным общим собранием.

Успешное развитие производства в значительной степени зависит от уровня организации управления.

8. Источники и направления инвестиций

Далее необходимо рассмотреть финансирование данного проекта. Рассматривая соотношение собственных и заемных средств, следует отметить, что для финансирования данного проекта используются только заемные средства (кредит банка), так как предприятие находится в сложной финансовой ситуации, связанной с отсутствием собственных денежных средств.

Источник: https://mirznanii.com/a/138879-3/proekt-na-pokupku-kompleksa-oborudovaniya-po-pererabotke-sbrosnykh-dymovykh-gazov-kotelnoy-3