二氧化碳吸收与解吸实验装置，二氧化碳实验装置
2025-02-10 08:15 二氧化碳（CO₂）的吸收与解析是工业中的重要过程，尤其在碳捕集与封存（CCS）和天然气处理等领域。
1. 二氧化碳吸收
吸收是通过液体溶剂将CO₂从气体混合物中分离的过程，常用方法包括：
1.1 化学吸收
原理：CO₂与溶剂发生化学反应，形成易分解的化合物。
常用溶剂：醇胺类（如MEA、DEA、MDEA）是最常见的化学吸收剂。
优点：吸收效率高，适用于低浓度CO₂。
缺点：能耗高，溶剂可能降解。
1.2 物理吸收
原理：CO₂在高压下溶解于溶剂，降压后释放。
常用溶剂：甲醇、聚乙二醇二甲醚等。
优点：能耗低，适用于高浓度CO₂。
缺点：吸收效率较低。
1.3 生物吸收
原理：利用微生物或植物吸收CO₂。
应用：藻类培养、森林碳汇等。
优点：环境友好。
缺点：效率低，受环境限制。
2. 二氧化碳解析
解析是将吸收的CO₂从溶剂中释放的过程，常见方法包括：
2.1 热解析
原理：加热富CO₂溶剂，使CO₂释放。
应用：化学吸收后的溶剂再生。
优点：解析效率高。
缺点：能耗高。
2.2 降压解析
原理：降低压力使CO₂从溶剂中释放。
应用：物理吸收后的溶剂再生。
2.3 气提解析
原理：通入惰性气体（如氮气）降低CO₂分压，促使其释放。
应用：化学吸收后的溶剂再生。
优点：操作简单。
缺点：需额外气体。
3. 应用领域
碳捕集与封存（CCS）：从电厂和工业排放中捕集CO₂并封存。
天然气处理：脱除天然气中的CO₂以提高质量。
化工生产：在合成氨、甲醇等过程中脱除CO₂。
4. 挑战与发展
能耗：吸收与解析过程能耗高，需开发节能技术。
溶剂改进：需开发高效、稳定的溶剂。
集成优化：优化工艺条件以提高效率。
总结
二氧化碳的吸收与解析是碳捕集和天然气处理中的关键步骤，化学吸收和热解析是常用方法，但能耗高是主要挑战。未来需通过技术改进和工艺优化提升效率。
| 技术指标 | 说 明 | |||
| 装置特点 |
1、整个装置美观大气，结构设计合理，整体感强，能够充分体现现代化实验装置的概念。 2、设备整体为自行式框架结构，并安装有禁锢脚，便于系统的拆卸检修和搬运。 3、全塔气液接触现象可视。 4、本实验装置采用二氧化碳——水体系。CO2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验常选择CO2作为溶质组分。 5、塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板式填料支承装置。填料塔底部有液封装置，以避免气体泄漏。 6、装置设计可360度观察，实现全方位教学与实验。 7、实验除可直接在控制柜进行所有操作外，还可远程至电脑展开智能调节及显示仪表+串口通讯+上位监控计算机模式，配套实验数据采集及数据处理软件。数据可通过U盘导出，可连接打印机打印数据。装置能够实现手动和自动无扰切换操作，并安装安全联锁保护和自动报警装置，保证设备正常运行不出现安全事故。 |
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| 装置功能 |
1、测定填料吸收塔不同喷淋密度下的体积传质系数； 2、测定填料解吸塔饱和液的体积传质系数； 3、改变吸收液流量，实现单吸收实验操作； 4、饱和液做解吸液相，实现单解吸实验操作 5、吸收与解吸的液相、气相流量相同，实现联合实验操作； 6、了解填料塔的流体力学性能； 7、全触摸集成化控制，高稳定数据传输，硬件加密。 |
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| 设计参数 |
液相体积传质系数：0.006—0.02（ m/s）。 空气流量：0.1～40m3/h。 二氧化碳流量：16-160L/h。 填料塔压降：0.6—1.5KPa；常温、常压操作。 |
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| 公用设施 |
水：装置自带透明水箱，连接自来水。实验时经离心泵进入吸收塔，循环使用。 电：电压AC220V，功率1.5KW，标准单相三线制。每个实验室需配置1~2个接地点（安全地及信号地）。 气：空气来自风机（自带气源），CO2来自气体钢瓶。 实验物料：水-- CO2。 外配设备、药品：二氧化碳钢瓶及减压阀；Ba(OH)2标准液、HCL标准液、化学分析仪。（用户自配） |
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| 主要设备 |
1、玻璃填料解吸塔：内装φ10×10mm拉西环填料；填料塔内径 D=90mm。 2、玻璃填料吸收塔：内装φ10×10mm拉西环填料；填料塔内径 D=90mm。吸收塔填料层有效高度Z＝1000mm。 3、二氧化碳流量检测：转子流量计，流量范围 0.16-1.6L/min。 4、空气流量检测：流体力学性能实验采用涡街流量计，流量范围0～55m3/h；传质性能实验采用质量流量计，流量范围0～200L/min。 5、液体流量检测：涡轮流量计，流量范围40～600L/h。 6、塔体床层压降由3KPa差压传感器测取，观察上下塔压降变化。 7、风机：漩涡气泵，功率 550W。 8、解吸水泵：304不锈钢离心泵，功率370W。 9、吸收水泵：304不锈钢离心泵，功率370W。 10、水槽：容积约80L。 11、管路：透明材质，壁厚≥2.5mm。 12、温度传感器：Pt100，分辨率0.1℃，精度0.5%。 13、电器：接触器、开关、漏电保护空气开关。 14、中央处理器：执行速度0.64μs，内存容量16K，功能：数据处理运算。 15、模拟模块：高达16位分辨率，总和精度±0.5%，内建RS485通讯模式。 16、温度模块：分辨率0.1℃，精度0.5%，内建RS485通讯模式。 17、在线式二氧化碳气体检测仪：浓度测量范围0-10000ppm，精度误差±3%，4-20mA信号输出，精确检测装置吸收二氧化碳的浓度。 18、显示终端：采用一体机平板触摸电脑，全程数字化触摸屏控制操作。HMI：投射式触控技术，5000万次触摸点，内存4G，功能：中央处理器数据显示控制。 19、额定电压：220V，总功率：1.5kW。 20、外形尺寸：1600×550×2100mm（长×宽×高），外形为可移动式设计，带刹车轮，高品质铝合金型材框架，无焊接点，安装拆卸方便，水平调节支撑型脚轮 21、工程化标识：包含设备位号、管路流向箭头及标识、阀门位号等工程化设备理 念配套，使学生处于安全的实验操作环境中，学会工程化管路标识认知，培养学生 工程化理念。 22、配套测控软件可以实现实验数据实时在线采集显示数据、曲线及设备运行状态等。通过WIFI技术实现终端覆盖。 |
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| 测控组成 | 变量 | 检测机构 | 显示机构 | 执行机构 |
| 液体进口温度 | Pt100铂电阻 | 触摸屏 | 无 | |
| 气体进口温度 | Pt100铂电阻 | 触摸屏 | 无 | |
| 液体流量 | 涡轮流量计 | 触摸屏 | 手动调节 | |
| CO2流量 | 转子流量计 | 现场显示 | 手动调节 | |
| 空气流量 | 涡街流量计 | 触摸屏 | 手动调节 | |
| 塔体压降 | 差压传感器 | 触摸屏 | 无 | |
| 二氧化碳气体浓度检测 | 在线二氧化碳检测仪 | 触摸屏 | ||
1. 二氧化碳吸收
吸收是通过液体溶剂将CO₂从气体混合物中分离的过程，常用方法包括：
1.1 化学吸收
原理：CO₂与溶剂发生化学反应，形成易分解的化合物。
常用溶剂：醇胺类（如MEA、DEA、MDEA）是最常见的化学吸收剂。
优点：吸收效率高，适用于低浓度CO₂。
缺点：能耗高，溶剂可能降解。
1.2 物理吸收
原理：CO₂在高压下溶解于溶剂，降压后释放。
常用溶剂：甲醇、聚乙二醇二甲醚等。
优点：能耗低，适用于高浓度CO₂。
缺点：吸收效率较低。
1.3 生物吸收
原理：利用微生物或植物吸收CO₂。
应用：藻类培养、森林碳汇等。
优点：环境友好。
缺点：效率低，受环境限制。
2. 二氧化碳解析
解析是将吸收的CO₂从溶剂中释放的过程，常见方法包括：
2.1 热解析
原理：加热富CO₂溶剂，使CO₂释放。
应用：化学吸收后的溶剂再生。
优点：解析效率高。
缺点：能耗高。
2.2 降压解析
原理：降低压力使CO₂从溶剂中释放。
应用：物理吸收后的溶剂再生。
优点：能耗低。
缺点：效率较低。2.3 气提解析
原理：通入惰性气体（如氮气）降低CO₂分压，促使其释放。
应用：化学吸收后的溶剂再生。
优点：操作简单。
缺点：需额外气体。
3. 应用领域
碳捕集与封存（CCS）：从电厂和工业排放中捕集CO₂并封存。
天然气处理：脱除天然气中的CO₂以提高质量。
化工生产：在合成氨、甲醇等过程中脱除CO₂。
4. 挑战与发展
能耗：吸收与解析过程能耗高，需开发节能技术。
溶剂改进：需开发高效、稳定的溶剂。
集成优化：优化工艺条件以提高效率。
总结
二氧化碳的吸收与解析是碳捕集和天然气处理中的关键步骤，化学吸收和热解析是常用方法，但能耗高是主要挑战。未来需通过技术改进和工艺优化提升效率。