超重力技术脱除二氧化碳设计资料.docVIP

超重力技术脱除二氧化碳课程设计报告 张容正一 背景知识 全球工业化进程的加快使二氧化碳的排放量越来越大, 并带来严重的环境污染, 随着2012年/ 后京都时代0的到来, 温室气体排放将随着经济的加速发展而急剧上升。20世纪全球平均温度升高了0.6e , 近30a来温度升高速度明显加快,全球变暖给人类带来的危害是多方面的, 严酷的天气类型、海平面上升造成的陆地减少、影响自然生态系统、破坏生物多样性、物种灭绝等等。全球变暖的现实正不断的向人类敲响警钟, 二氧化碳产生的温室效应已经成为全球最为热点的问题之一。联合国环境规划署指出, 如果不对二氧化碳及其它温室气体排放采取限制措施, 那么气候变暖每年将给全球带来严重的经济损失。为此, 国际社会就控制温室气体排放量采取了多次政治和技术方面的合作。1997 年12月, 在日本京都召开的5联合国气候变化框架公约6缔约方第三次会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的5京都议定书。2005年2月16日, 5京都议定书6正式生效, 规定到2010年, 所有发达国家二氧化碳等6种温室气体的排放量, 要比1990年减少5. 2% , 这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放。5京都议定书6的生效说明二氧化碳的排放问题已经受到全世界的广泛关注。 1 二氧化碳的来源 数百万年以来, 二氧化碳通过多种形式进入到大气中, 其中一种来源工业革命时期开始的人类燃烧矿物燃料, 现在已经成为二氧化碳的主要来源, 并对碳循环的平衡起着重要的作用。二氧化碳的来源如下所述: 1呼吸作用: 动物通过呼吸空气来吸收氧气。氧气和糖份相结合产生能量、二氧化碳和水。鱼和其他水下生物从生活的水中吸取溶解的氧气。植物也要进行呼吸作用,它们需要能量才能生长。绿色植物的呼吸作用也是二氧化碳的产生源, 同时由于光合作用的存在,也在进行着二氧化碳的吸收。 o退化: 动植物死后体内开始发生降解有机物的化学过程, 有机物被分解为更简单的化合物, 包括二氧化碳。 ?火山活动: 火山喷发产生固体和含有二氧化碳的气体。?燃烧矿物燃料: 煤基本上由碳组成, 石油和天然气(碳氢化合物)的主要成分也是碳。这些燃料在空气中燃烧时, 会产生热能、光能和排放二氧化碳。目前, 每年燃烧的矿物燃料会将大约260亿t的二氧化碳排放到大气中。?水泥生产:与人类活动有关的二氧化碳大气排放量中大约有5% 来自水泥生产过程。该过程包括爆破和燃烧石灰石和白垩板岩等碳酸岩, 这些岩石也用在钢铁生产和其他工业生产活动中。 ?森林采伐: 几个世纪以来, 人们燃烧森林来获得农业用地。这会在两个方面影响二氧化碳气体的平衡。首先,燃烧会将产生的二氧化碳释放到大气中; 其次, 通过光合作用吸收二氧化碳气体的树木减少了。诚然, 农业用地也是二氧化碳气体的吸收源, 但其吸收效果远不如森林。 作为全球变暖的主要贡献者的温室气体二氧化碳, 主要产生于矿物燃料的燃烧过程(占全球排放总量的80% 以上), 而以矿物燃料为主要能源的电力生产中排放的二氧化碳占全球总排量的40%左右, 电力生产是二氧化碳的一个集中排放源, 控制和减缓电力生产中二氧化碳排放对于解决全球气候变暖及温室效应问题具有重要意义。 2 二氧化碳分离回收技术 大气中蕴藏着丰富的碳资源, 若从资源综合利用的角度考虑, 分离回收碳资源并使之变废为宝不失为一种好办法。在自然界中, 通过绿色植物的光合作用固定二氧化碳是合成有机物质的起始点, 也是迄今为止回收和净化的主要手段。当前矛盾的基本点是人类对化石燃料的过度依赖而导致二氧化碳的排放速度超过了其自然净化能力。因此, 随着世界经济的迅速发展, 各国(尤其是发达国家)均已投入大量资金进行二氧化碳回收与利用技术的研发。目前工业上分离回收二氧化碳的方法主要有吸收分离法、吸附分离法、膜分离法。 2. 1 吸收分离法。 吸收分离法是利用吸收剂对混合气体进行洗涤来分离二氧化碳的方法。按照吸收剂的不同, 可以分为物理吸收法和化学吸收法。 2. 1. 1 物理吸收法。 物理吸收法是在低温高压条件下, 以水、甲醇、聚酯类等作为吸收剂, 利用二氧化碳在这些溶剂中溶解度随压力变化而改变的原理, 对二氧化碳进行吸收以达到分离脱除的目的, 分离过程中并不发生化学反应。该法关键是确定优良的吸收剂, 所选的吸收剂必须对二氧化碳的溶解度大、选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性以及性能稳定。典型的物理吸收法有环丁砜法、N- 甲基吡咯烷酮法、聚乙二醇二甲醚法( Selexol法)、低温甲醇法( Rectisol法)、碳酸丙烯酯法( F lour法)等。 .环丁砜法: 由环丁砜一、二异丙醇胺) 水组成的溶液作为吸收剂, 溶液的吸收压力从稍高于大气压至7MPa, 净化气中二氧化碳含量可降低至50mg