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1、一、一、 设计方案的确定设计方案的确定 ( ( ( (一一) ) ) )操作条件的确定操作条件的确定 1 1 1 11 1 1 1 吸收剂的选择吸收剂的选择 1 1 1 12 2 2 2 装置流程的确定装置流程的确定 1 1 1 13 3 3 3 填料的类型与选择填料的类型与选择 1 1 1 14 4 4 4 操作温度与压力的确定操作温度与压力的确定 45常压 （二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算（二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算 2 21 1 基础物性数据基础物性数据 液相物性数据液相物性数据 对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取质量分数为 30%MEA 的物性数据 7.熔 根据上式计算如下
2、： 混合密度是：1013.865KG/M3 混合粘度 0.001288Pas 暂取 CO2 在水中的扩散系数 表面张力=72.6dyn/cm=940896kg/h 3 气相物性数据气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 Mvm= yiMi=0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347 混合气体的平均密度vm= = = 301314. 8 05.333 .101 RT PMvm 101.6*20.347/ （8.314*323）=0.769kg/m 3 混合气体粘度近似取空气粘度，手册 28空气粘度为 V=1.7810 -5P
3、as=0.064kg/(mh) 查手册得 CO2 在空气中的扩散系数为 DV=1.810 -5m2/s=0.065m2/h 由文献时 CO2在 MEA 中的亨利常数： 在水中亨利系数 E=2.610 5kPa 相平衡常数为 m=1 .2559 6 .101 106 . 2 5 = = P E 溶解度系数为 H=)/(1013. 2 18106 . 2 2 .997 34 5 kPamkmol EM s = = 2.22.22.22.2 物料衡算物料衡算 进塔气相摩尔比为 Y1 = 0.133/（1-0.133）= 0.153403 出塔气相摩尔比为 Y2= 0.1534030.05=0.007
4、67 进塔惰性气相流量为 V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式 计算，即 21 21 min /XmY YY ) V L ( = 对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为 X2=0 21 21 min /XmY YY ) V L ( = =（0.153403-0.00767）/（0.1534/1.78）=1.78 取操作液气比（？）为 L/V=1.5L/V=1.51.78=2.67 L=2.67275.58=735.7986kmol/h V(Y1-Y2)=L(X1-X2) X1=0.054581 塔径计算塔径计算 采用 Ecker
5、t 通用关联图计算泛点气速 气相质量流量为 WV=13.74kg/s=49464kg/h 液相质量流量计算 即 WL=735.7986（0.7*18+0.3*54）=21190.99968kg/h Eckert 通用关联图横坐标为 0.011799 查埃克特通用关联图得226 . 0 2 . 0 = L L VFF g u （查表相差不多） 查表（散装填料泛点填料因子平均值）得 1 260 =m F sm g u LVF L F /552 . 2 1338 . 1 1260 2 . 99881 . 9 226 . 0 226 . 0 2 . 02 . 0 = = Uf=3.964272m/s
6、取 u=0.8uF=0.83.352=2.6816m/s 由 =1.839191m 圆整塔径，取 D=1.9m 泛点率校核 u=sm/12 . 2 6 . 0785 . 0 3600/1500 2 = =4.724397m/s 100 522 . 2 12 . 2 = F u u =84.18(在允许范围内) =3.352964272/ 4.724397=70.9% 填料规格校核：824 25 600 = d D =1900/25=768 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （LW）min=0.08m 3/mh 查塑料阶梯环特性数据表得： 型号为 DN25 的阶梯环的比表面积 at=228 m
7、 2/m3 Umin=(LW)minat=0.08228=18.24m 3/m2h U= min 2 51 . 7 6 . 0785 . 0 2 . 998/312121 U . = d D 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （LW）min=0.08m 3/mh 查塑料阶梯环特性数据表得： 型号为 DN38 的阶梯环的比表面积 at=132.5m 2/m3 Umin=(LW)minat=0.08132.5=10.6m 3/m2h U= min 2 8 . 111 8 . 0785 . 0 2 . 998/ 8 . 56081 U= U=105.16 经以上校核可知，填料塔直径先用 D=800
8、mm 合理 若选择丙烯鲍尔环 50*50*1.5 其比表面积为 93 m2/m3 Umin=(LW)minat=0.0893=7.44 填料因子为 127m-1 Uf=4.794993m/s 取 u=0.8uF=0.84.794993=3.835 =2.436 取 2.5m U= 113.74Umin 填料层高度计算填料层高度计算 Y 1=mX1 =1.780.0004=0.000712 Y 2=mX2=0 脱因系数为 S=0254 . 0 2 . 3112 34.4478 . 1 = = L mV 气相总传质单元数 NOG= ()S YY YY S S + 22 21 1ln 1 1 =02
9、54. 0 0106662. 1 00277. 0 )0254. 01 (ln 0254. 01 1 4 + =5.223 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算 = 2 . 0 2 05. 0 2 1 . 075. 0 45. 1exp1 tLL L tLL tL Lt L L c t w a U a aU a U a a 查常见材质的临界表面张力值表得 c=33dyn/cm=427680kg/h 2 液体质量通量为 )/(79.111627 8 . 0785 . 0 8 . 56081 2 2 hmkgUL= = = 2 . 0 2 05. 0 82 2 1 . 075. 0 5 .1
10、329408962 .998 79.111627 1072. 12 .998 5 .13279.111627 0 . 35 .132 79.111627 940896 427680 45. 1exp1 t w a a =0.502 吸收系数由下式计算 = RT Da Da U K Vt VV V Vt V G 3/17 . 0 237 . 0 质量通量为()hmkgUV= = 2 2 /82.3994 8 . 0785 . 0 338 . 1 1500 = 301314 . 8 065 . 0 5 . 132 065 . 0 338 . 1 064 . 0 064 . 0 5 . 132 82
11、.3994 237 . 0 3/17 . 0 G K = 0.23773.530.8940.004 = 0.0623kmol/(m 3hkPa) 吸收系数由下式计算 3/12/13/2 0095 . 0 = L L LL L LW L L g Da U K 3/1 8 2/1 6 3/2 2 .998 1027. 10 . 3 10372. 62 .998 0 . 3 0 . 35 .132564. 0 79.111627 0095. 0 = L K =1.189m/h 1 . 1 WGG aKaK=查常见填料的形状系数表得 45. 1= 1 . 1 WGG aKaK= )/(973. 645
12、 . 1 5 .132654 . 0 0623 . 0 31 . 1 kPahmkmol= haKaK WLL /092.10345. 15 .132564. 0189. 1 4 . 04 . 0 = u/uF=66.1750 aK u u aK G F G += 4 . 1 5 . 05 . 91 aK u u aK L F L += 2 . 2 5 . 06 . 21 得()()kPahmkmolaKG=+= 3 4 . 1 /141.12973. 65 . 06617. 05 . 91 得()haKL/96.107092.1035 . 06617. 06 . 21 2 . 2 =+= ()kPahmkml aHKK aK LG G = + = + = 3 /53.10 96.107725 . 0 1 141.12 1 1 11 1 HOG=m aPK V aK V GY 083 . 0 8 . 0785 . 0 3 . 10153.10 34.44 2 = = = Z=HOGNOG=0.0835.223=0.434m 得 Z=1.50.434=0.6503m 取填料层高度为 Z=2m 查散装填料分段高度推荐值表 对于阶梯环填料158= D h hmax6m 取 h/D=8则 h=8800=6400mm 计算得填料层高度为 2000mm，故不需分段