CC BY
107
УДК 35.11(075.8)
А.С. Гармашов*, Д.Г. Терпугов, Н.И. Акинин
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 *e-mail: [email protected]
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА УЛАВЛИВАНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ.
Парниковый эффект - неблагоприятное явление сдерживания тепла Земли. Парниковые газы - основные составляющие парникового эффекта. Они состоят из: CO2 (диоксид углерода), SO2 (диоксид серы), оксидов азота NOX , CH4 (метана), фреонов и других.[1] Механизм воздействия парникового эффекта в увеличении степени влияния глобального потепления достаточно прост: увеличение концентрации, перечисленных выше газов, приводит к образованию парникового эффекта в верхних слоях атмосферы, вследствие которого Земля меньше рассеивает полученного Солнцем тепла в космос, и следовательно температура у поверхности планеты растет.
Ключевые слова: парниковые газы, диоксид углерода, глобальное потепление, абсорбция, улавливание углекислого газа.
Около 72 об.% парниковых газов занимает углекислый газ. Ежегодный прирост количества CO2 составляет около 3.05 ppm - рекорд за последние 56 лет наблюдений. Это означает, что содержание углекислого газа в атмосфере увеличивается примерно на 3 мл в 1 м3 воздуха, и сейчас составляет 403 мл/м3воздуха.[1] По разным прогнозам многих специалистов, проблемы, связанные с климатом, будут только расти, и охватывать всё больше сфер жизнедеятельности человечества.
Выбросы CO2 в атмосферу
Поступление CO2 в атмосферу, связанно в первую очередь с развитием промышленности, транспорта и сельского хозяйства. Постоянное развитие научно-технологического прогресса приводит к увеличению количества производимой энергии в связи с нуждами промышленности, сельского хозяйства, городов и транспорта. По количеству выбросов, численно превосходя транспорт и сельское хозяйство, лидирует энергетический комплекс.
Энергетический комплекс, в частности энергетические станции, вырабатывают электро- и теплоэнергию для нужд человечества из различных источников энергии. В первую очередь необходимо отметить самые распространенные природные ископаемые невозобновляемые источники энергии -уголь, нефть и природный газ. Полученный путём сжигания таких ресурсов, дым содержит в себе оксиды углерода (CO, CO2), диоксид серы (SO2) и золу.
Безусловно, на сегодняшний день проблема улавливания диоксида углерода остается актуальной.
Методы улавливания CO2
В основном, на производствах присутствуют два типа газоочистительных методов: абсорбция и адсорбция. Но эти методы имеют главный недостаток - невозможность дальнейшего использования поглощенного или выделенного CO2, возможно только лишь его захоронение в недрах земной коры или утилизация шламов, полученных при регенерации абсорбентов и адсорбентов.
Описание схемы лабораторной установки Данная установка была разработана на кафедре Процессов и Аппаратов Химической Технологии РХТУ им. Д.И. Менделеева, а именно профессором д.т.н. Терпуговым Г.В.
Основным элементом лабораторной установки является полипропиленовая колонна (К). В средней части колонны на опорно-распределительной решетке помещена шаровая насадка (рис. 1). [2]
■©-л 1
Рис. 1. Технологическая схема установки. К -колонна; О - отстойник; БУ - брызгоуловитель; В -
воздуходув; Г - гидрозатвор; Н - насос; Pdf/3 -дифференциальный и-образный манометр; Pd1/5 -трубка Пито-Прандтля, соединенная с дифференциальным манометром; Ж1/2-2/2 - ротаметры; В1-4 - вентили; К1-2 - краны; О - газоанализатор.
В колонне происходит абсорбция газа водным раствором щелочи. В процессе происходит реакция: Ca(OH)2 + ТО2 ^ CaCOз| + H2O Выпадающий осадок оседает на поверхности насадки и опорно-распределительной решетке и смывается потоком водного раствора.
Далее осадок с водой из колонны поступает в отстойник.
Были проведены 6 экспериментов с целью подтверждения работоспособности установки. Некоторые результаты представлены в таблице 1 и на рисунках 1 и 2.
Таблица 1. Результаты эксперимента №3.
Время, мин CO2, ppm pH Время, мин CO2, ppm pH
20 460 11,84 140 455 10,62
40 467 11,7 160 467 10
60 457 11,63 180 462 9,53
80 465 11,45 200 495 9
100 462 11,29 220 500 8,82
120 466 11,03 240 482 8,69
440 ■ >■ '■ 1 '■ 1 ' ■' '■ '■■ 1 ■'■ '■ 1 ■'■ .i i i i ' 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 Время, мин. -С02 выход
-С02лаб.
Рис. 2. График зависимости концентрации CO2 от времени эксперимента №3.
ННННИНтНтНтЧНМГМГММГЧ!
Время, МИН.
Рис. 3. График зависимости значений pH от времени эксперимента №3.
Усовершенствование способа улавливания
Произведено усовершенствование лабораторной установки путём включения в технологическую схему газоанализатора с целью получения дополнительных данных о работе установки. Помимо установки газоанализатора, нами был изготовлен набор дополнительных опорно-распределительных решеток для предотвращения проваливания шаровой насадки. Для получения более точных данных о скорости воздуха, поступающего в колонну, на линии забора воздуха произведена замена мембраны на трубку Пито-Прандтля.
Выводы
Были достигнуты следующие результаты:
1) Установлено, что в ходе проведения эксперимента происходит процесс улавливания СО2 из воздуха в колонне с шаровой насадкой.
2) Подтверждена гипотеза о способности шаровой насадки к частичному самоочищению.
3) Снижение содержания углекислого газа в отходящем от установки воздухе показывает, что при однократном прохождении поглотительной установки, содержание СО2 уменьшается на 13-28%.
Гармашов Алексей Сергеевич, студент 4-го курса Инженерного химико-технологического факультета РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия.
Терпугов Даниил Григорьевич, аспирант кафедры Техносферной Безопасности РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия.
Акинин Николай Иванович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой Техносферной Безопасности РХТУ им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия.
Литература
1. http://www.meteoinfo.ru/ - Гидрометцентр России. Электронный ресурс. (Дата обращения: 07.05.2016).
2. Носырев М.А., Терпугов Г.В., Терпугов Д.Г., Бородкин А.Г., Комляшов Р.Б. Новый подход к проблеме очистки газовых выбросов от диоксида углерода // Экология и промышленность России. 2011. №9. - 16 с.
A.S. Garmashov*, D.G. Terpugov, N.I. Akinin.
D.Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Geroev Panfilovtsev st., 20, 125480 Moscow, Russia *e-mail: aleksey. [email protected]
IMPROVED METHOD OF CARBON DIOXIDE CAPTURE IN THE ABSORPTION APPARATUSS
Abstract. Greenhouse effect - the adverse effect of holding Earth's warmth. Greenhouse gases - the main components of the greenhouse effect. They consist of: CO2 (carbon dioxide), SO2 (sulfur dioxide), nitrogen NOx oxides, CH4 (methane), freons and others.[1] The mechanism of the impact of the greenhouse effect in increasing the degree of the impact of global warming is quite simple: the concentration, mentioned above gases, leading to the formation of greenhouse gases in the upper atmosphere, as a result of which the Earth is less dissipates heat, generated by the Sun, into space, and therefore the temperature at the surface of the planet is increasing.
Keywords: greenhouse gases, carbon dioxide, global warming, absorption, trapping carbon dioxide.
