二氧化碳吸收與解吸實驗裝置，二氧化碳實驗裝置
2025-02-10 08:15 二氧化碳（CO₂）的吸收與解析是工業(yè)中的重要過程，尤其在碳捕集與封存（CCS）和天然氣處理等領(lǐng)域。
1. 二氧化碳吸收
吸收是通過液體溶劑將CO₂從氣體混合物中分離的過程，常用方法包括：
1.1 化學(xué)吸收
原理：CO₂與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成易分解的化合物。
常用溶劑：醇胺類（如MEA、DEA、MDEA）是最常見的化學(xué)吸收劑。
優(yōu)點：吸收效率高，適用于低濃度CO₂。
缺點：能耗高，溶劑可能降解。
1.2 物理吸收
原理：CO₂在高壓下溶解于溶劑，降壓后釋放。
常用溶劑：甲醇、聚乙二醇二甲醚等。
優(yōu)點：能耗低，適用于高濃度CO₂。
缺點：吸收效率較低。
1.3 生物吸收
原理：利用微生物或植物吸收CO₂。
應(yīng)用：藻類培養(yǎng)、森林碳匯等。
優(yōu)點：環(huán)境友好。
缺點：效率低，受環(huán)境限制。
2. 二氧化碳解析
解析是將吸收的CO₂從溶劑中釋放的過程，常見方法包括：
2.1 熱解析
原理：加熱富CO₂溶劑，使CO₂釋放。
應(yīng)用：化學(xué)吸收后的溶劑再生。
優(yōu)點：解析效率高。
缺點：能耗高。
2.2 降壓解析
原理：降低壓力使CO₂從溶劑中釋放。
應(yīng)用：物理吸收后的溶劑再生。
2.3 氣提解析
原理：通入惰性氣體（如氮氣）降低CO₂分壓，促使其釋放。
應(yīng)用：化學(xué)吸收后的溶劑再生。
優(yōu)點：操作簡單。
缺點：需額外氣體。
3. 應(yīng)用領(lǐng)域
碳捕集與封存（CCS）：從電廠和工業(yè)排放中捕集CO₂并封存。
天然氣處理：脫除天然氣中的CO₂以提高質(zhì)量。
化工生產(chǎn)：在合成氨、甲醇等過程中脫除CO₂。
4. 挑戰(zhàn)與發(fā)展
能耗：吸收與解析過程能耗高，需開發(fā)節(jié)能技術(shù)。
溶劑改進(jìn)：需開發(fā)高效、穩(wěn)定的溶劑。
集成優(yōu)化：優(yōu)化工藝條件以提高效率。
總結(jié)
二氧化碳的吸收與解析是碳捕集和天然氣處理中的關(guān)鍵步驟，化學(xué)吸收和熱解析是常用方法，但能耗高是主要挑戰(zhàn)。未來需通過技術(shù)改進(jìn)和工藝優(yōu)化提升效率。
| 技術(shù)指標(biāo) | 說 明 | |||
| 裝置特點 |
1、整個裝置美觀大氣，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，整體感強，能夠充分體現(xiàn)現(xiàn)代化實驗裝置的概念。 2、設(shè)備整體為自行式框架結(jié)構(gòu)，并安裝有禁錮腳，便于系統(tǒng)的拆卸檢修和搬運。 3、全塔氣液接觸現(xiàn)象可視。 4、本實驗裝置采用二氧化碳——水體系。CO2氣體無味、無毒、廉價，所以氣體吸收實驗常選擇CO2作為溶質(zhì)組分。 5、塔中部有液體再分布器，塔底部有柵板式填料支承裝置。填料塔底部有液封裝置，以避免氣體泄漏。 6、裝置設(shè)計可360度觀察，實現(xiàn)全方位教學(xué)與實驗。 7、實驗除可直接在控制柜進(jìn)行所有操作外，還可遠(yuǎn)程至電腦展開智能調(diào)節(jié)及顯示儀表+串口通訊+上位監(jiān)控計算機模式，配套實驗數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理軟件。數(shù)據(jù)可通過U盤導(dǎo)出，可連接打印機打印數(shù)據(jù)。裝置能夠?qū)崿F(xiàn)手動和自動無擾切換操作，并安裝安全聯(lián)鎖保護(hù)和自動報警裝置，保證設(shè)備正常運行不出現(xiàn)安全事故。 |
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| 裝置功能 |
1、測定填料吸收塔不同噴淋密度下的體積傳質(zhì)系數(shù)； 2、測定填料解吸塔飽和液的體積傳質(zhì)系數(shù)； 3、改變吸收液流量，實現(xiàn)單吸收實驗操作； 4、飽和液做解吸液相，實現(xiàn)單解吸實驗操作 5、吸收與解吸的液相、氣相流量相同，實現(xiàn)聯(lián)合實驗操作； 6、了解填料塔的流體力學(xué)性能； 7、全觸摸集成化控制，高穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸，硬件加密。 |
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| 設(shè)計參數(shù) |
液相體積傳質(zhì)系數(shù)：0.006—0.02（ m/s）。 空氣流量：0.1～40m3/h。 二氧化碳流量：16-160L/h。 填料塔壓降：0.6—1.5KPa；常溫、常壓操作。 |
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| 公用設(shè)施 |
水：裝置自帶透明水箱，連接自來水。實驗時經(jīng)離心泵進(jìn)入吸收塔，循環(huán)使用。 電：電壓AC220V，功率1.5KW，標(biāo)準(zhǔn)單相三線制。每個實驗室需配置1~2個接地點（安全地及信號地）。 氣：空氣來自風(fēng)機（自帶氣源），CO2來自氣體鋼瓶。 實驗物料：水-- CO2。 外配設(shè)備、藥品：二氧化碳鋼瓶及減壓閥；Ba(OH)2標(biāo)準(zhǔn)液、HCL標(biāo)準(zhǔn)液、化學(xué)分析儀。（用戶自配） |
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| 主要設(shè)備 |
1、玻璃填料解吸塔：內(nèi)裝φ10×10mm拉西環(huán)填料；填料塔內(nèi)徑 D=90mm。 2、玻璃填料吸收塔：內(nèi)裝φ10×10mm拉西環(huán)填料；填料塔內(nèi)徑 D=90mm。吸收塔填料層有效高度Z＝1000mm。 3、二氧化碳流量檢測：轉(zhuǎn)子流量計，流量范圍 0.16-1.6L/min。 4、空氣流量檢測：流體力學(xué)性能實驗采用渦街流量計，流量范圍0～55m3/h；傳質(zhì)性能實驗采用質(zhì)量流量計，流量范圍0～200L/min。 5、液體流量檢測：渦輪流量計，流量范圍40～600L/h。 6、塔體床層壓降由3KPa差壓傳感器測取，觀察上下塔壓降變化。 7、風(fēng)機：漩渦氣泵，功率 550W。 8、解吸水泵：304不銹鋼離心泵，功率370W。 9、吸收水泵：304不銹鋼離心泵，功率370W。 10、水槽：容積約80L。 11、管路：透明材質(zhì)，壁厚≥2.5mm。 12、溫度傳感器：Pt100，分辨率0.1℃，精度0.5%。 13、電器：接觸器、開關(guān)、漏電保護(hù)空氣開關(guān)。 14、中央處理器：執(zhí)行速度0.64μs，內(nèi)存容量16K，功能：數(shù)據(jù)處理運算。 15、模擬模塊：高達(dá)16位分辨率，總和精度±0.5%，內(nèi)建RS485通訊模式。 16、溫度模塊：分辨率0.1℃，精度0.5%，內(nèi)建RS485通訊模式。 17、在線式二氧化碳?xì)怏w檢測儀：濃度測量范圍0-10000ppm，精度誤差±3%，4-20mA信號輸出，精確檢測裝置吸收二氧化碳的濃度。 18、顯示終端：采用一體機平板觸摸電腦，全程數(shù)字化觸摸屏控制操作。HMI：投射式觸控技術(shù)，5000萬次觸摸點，內(nèi)存4G，功能：中央處理器數(shù)據(jù)顯示控制。 19、額定電壓：220V，總功率：1.5kW。 20、外形尺寸：1600×550×2100mm（長×寬×高），外形為可移動式設(shè)計，帶剎車輪，高品質(zhì)鋁合金型材框架，無焊接點，安裝拆卸方便，水平調(diào)節(jié)支撐型腳輪 21、工程化標(biāo)識：包含設(shè)備位號、管路流向箭頭及標(biāo)識、閥門位號等工程化設(shè)備理 念配套，使學(xué)生處于安全的實驗操作環(huán)境中，學(xué)會工程化管路標(biāo)識認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生 工程化理念。 22、配套測控軟件可以實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)實時在線采集顯示數(shù)據(jù)、曲線及設(shè)備運行狀態(tài)等。通過WIFI技術(shù)實現(xiàn)終端覆蓋。 |
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| 測控組成 | 變量 | 檢測機構(gòu) | 顯示機構(gòu) | 執(zhí)行機構(gòu) |
| 液體進(jìn)口溫度 | Pt100鉑電阻 | 觸摸屏 | 無 | |
| 氣體進(jìn)口溫度 | Pt100鉑電阻 | 觸摸屏 | 無 | |
| 液體流量 | 渦輪流量計 | 觸摸屏 | 手動調(diào)節(jié) | |
| CO2流量 | 轉(zhuǎn)子流量計 | 現(xiàn)場顯示 | 手動調(diào)節(jié) | |
| 空氣流量 | 渦街流量計 | 觸摸屏 | 手動調(diào)節(jié) | |
| 塔體壓降 | 差壓傳感器 | 觸摸屏 | 無 | |
| 二氧化碳?xì)怏w濃度檢測 | 在線二氧化碳檢測儀 | 觸摸屏 | ||
1. 二氧化碳吸收
吸收是通過液體溶劑將CO₂從氣體混合物中分離的過程，常用方法包括：
1.1 化學(xué)吸收
原理：CO₂與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成易分解的化合物。
常用溶劑：醇胺類（如MEA、DEA、MDEA）是最常見的化學(xué)吸收劑。
優(yōu)點：吸收效率高，適用于低濃度CO₂。
缺點：能耗高，溶劑可能降解。
1.2 物理吸收
原理：CO₂在高壓下溶解于溶劑，降壓后釋放。
常用溶劑：甲醇、聚乙二醇二甲醚等。
優(yōu)點：能耗低，適用于高濃度CO₂。
缺點：吸收效率較低。
1.3 生物吸收
原理：利用微生物或植物吸收CO₂。
應(yīng)用：藻類培養(yǎng)、森林碳匯等。
優(yōu)點：環(huán)境友好。
缺點：效率低，受環(huán)境限制。
2. 二氧化碳解析
解析是將吸收的CO₂從溶劑中釋放的過程，常見方法包括：
2.1 熱解析
原理：加熱富CO₂溶劑，使CO₂釋放。
應(yīng)用：化學(xué)吸收后的溶劑再生。
優(yōu)點：解析效率高。
缺點：能耗高。
2.2 降壓解析
原理：降低壓力使CO₂從溶劑中釋放。
應(yīng)用：物理吸收后的溶劑再生。
優(yōu)點：能耗低。
缺點：效率較低。2.3 氣提解析
原理：通入惰性氣體（如氮氣）降低CO₂分壓，促使其釋放。
應(yīng)用：化學(xué)吸收后的溶劑再生。
優(yōu)點：操作簡單。
缺點：需額外氣體。
3. 應(yīng)用領(lǐng)域
碳捕集與封存（CCS）：從電廠和工業(yè)排放中捕集CO₂并封存。
天然氣處理：脫除天然氣中的CO₂以提高質(zhì)量。
化工生產(chǎn)：在合成氨、甲醇等過程中脫除CO₂。
4. 挑戰(zhàn)與發(fā)展
能耗：吸收與解析過程能耗高，需開發(fā)節(jié)能技術(shù)。
溶劑改進(jìn)：需開發(fā)高效、穩(wěn)定的溶劑。
集成優(yōu)化：優(yōu)化工藝條件以提高效率。
總結(jié)
二氧化碳的吸收與解析是碳捕集和天然氣處理中的關(guān)鍵步驟，化學(xué)吸收和熱解析是常用方法，但能耗高是主要挑戰(zhàn)。未來需通過技術(shù)改進(jìn)和工藝優(yōu)化提升效率。
