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1、个人资料整理仅限学习使用 碳酸丙烯酯 3、进塔吸收剂 /(y3-y2=50000(0.32 0.006/(0.9478 0.006=16670Nm 3/h V2= V1- V3=33330Nm 3/h 5. 计算 PC循环量 因每 1 m 3PC 带出 CO 2为 8.331 Nm 3 ，故有： L=V3y3/8.331=166700.9478/8.331=1897 m 3/h 操作的气液比为 V1/L=50000/1897=26.36 6. 验算吸收液中CO2残量为 0.15 Nm 3/m3PC时净化气中 CO2的含量 取脱碳塔阻力降为0.3kgf/cm2，则塔顶压强为16.32-0.3=1
2、6.02 kgf/cm 2，此 时 CO2的分压为 kgf/cm 2，与此分压呈平衡的 CO2液 相浓度为： 个人资料整理仅限学习使用 式中： 1193 为吸收液在塔顶30时的密度，近似取纯PC 液体的密度值。 计算结果表明，当出塔净化气中CO2的浓度不超过 0.6%，那入塔吸收液中CO2 的极限浓度不可超过0.259 Nm 3/m3PC，本设计取值正好在其所要求的范围之 内，故选取值满足要求。 入塔循环液相 CO2：18970.15 7. 出塔气体的组成 出塔气体的体积流量应为入塔气体的体积流量与PC 带走气体的体积流量之 差。 CO2：500000.32-8.3311897=196.09N
3、m 3/h 0.598% CO：500000.015-0.0161897=719.65Nm 3/h 2.16% H2：500000.442-0.2501897=21625.75Nm 3/h 64.92% N2：500000.223-0.2011897=10768.7Nm 3/h 32.33% 33330Nm 3/h 100% 计算数据总表 气液比26.36 入塔气体平均分子量21.628 溶解气体平均分子量42.97 PC 中的溶解量 (溶解气量及其组成）40 组分CO2COH2N2总量 溶解度， Nm 3/m3PC 11.960.02 0.22 0.22 12.42 溶解量， Nm 3/m3
4、PC 8.280.01 0.16 0.16 7.53 溶解体积流量Nm3/h15707.218.97303.52303.5216333.21 出脱碳塔净化气量 进塔带出气量(V1Nm3/h出塔气量 (V2Nm3/h溶液带出的总气量(V3Nm3/h 50000 33200 16800 个人资料整理仅限学习使用 溶解气所占的百分数%96.160.121.861.86100.00 出塔液相带出气量及其组成 40 溶解量， Nm3/m3PC8.330.010.25 0.20 8.79 体积流量Nm3/h1580218.97474.337916800 溶解气所占的百分数% 94.780.162.782.
5、28100.00 入塔气相及其组成 30 体积流量Nm3/h16000750221001165050000 溶解气所占的百分数% 321.544.222.3100.00 出塔气相的组成 35 体积流量Nm3/h196.09719.6521625.7510768.733330 溶解气所占的百分数%0.5892.1664.9232.34100.00 入塔液相及其组成 30 体积流量Nm3/h285285 溶解气所占的百分数%100.00 100 三、热量衡算 在物料衡算中曾假设出塔溶液的温度为40，现通过热量衡算对出塔溶液 的温度进行校核，看其是否在40之内。否则，应加大溶剂循环量以维持出塔 溶液
6、的温度不超过40。具体计算步骤如下： 1. 混合气体的定压比热容 因未查到真实气体的定压比热容，故借助理想气体的定压比热容公式近似 计算。理想气体的定压比热容：，其温度系数如下 表： 系 数 a B c d Cp1=50000 31.6830/22.4=2121428.6 kJ/h QL2=L2CpL2(TL2T0=189711931.42630=96816316.4kJ/h Qv2=V2Cpv2(Tv2T0=33330 29.0635/22.4=151248 kJ/h QL1=L1CpL1(TL1T0=2294714 1.44 TL1=3313567TL1kJ/h 式中： L1=189711
7、93+(16845-0.2 189742.78/22.4=2294714 kg/h 2121428.6+96816316.4+9110692=151248+3313567T L1 TL1=32.6 现均按文献值作热量衡算，即取 kJ/kg； kJ/kg Qv1=V1Cpv1(Tv1T0=26058 31.3430/22.4=1093738 kJ/h QL2=L2CpL2(TL2T0=99211930.379530=13473647 kJ/h Qv2=V2Cpv2(Tv2T0=18391 29.0435/22.4=834492 kJ/h QL1=L1CpL1(TL1T0=1197720 0.38
8、94TL1=466392TL1kJ/h 式中： L1=9921193+(7667-0.2 99242.78/22.4=1197720 kg/h 1093738+13473647+4674626=834492+ 466392TL1 TL1=39.5 与理论值比较后，取TL1=39.55. 最终的衡算结果汇总 个人资料整理仅限学习使用 出塔气相及其组成 21.628=48276kg/h 21.628为入塔混合气体的平均分子量 11.218为出塔混合气体的平均分子量 Mm2 = 440.006+28 0.0216+2 0.6492+28 0.3234= 11.218kg/kmol 塔底吸收液的质量流
9、量L =2294714kg/h 入塔混合气的密度 0.52294714/48276=5.118 个人资料整理仅限学习使用 查 Eckert通用关联图得纵坐标值为0.0024，即： (303.15/273.15=3513m 3/h=0.9759m3/s D=(40.9759/3.14 0.12 0.5 =3.22m 本次设计取 D=3300mm 3 核算操作气速 u=4Vs/3.14 D 2=40.9759/3.14 3.32=0.12m/s 则操作气体速度取u=0.12m/s 合适 4 核算径比 D/d=3300/50=668 L喷=/(22.43600=0.0493kmol/(m 2s 又溶
10、剂的蒸汽压很低，忽略蒸发与夹带损失，并视作为恒定不变，那么有 L =18971193/(102.09 36008.549=0.7203 kmol/(m 2s ， 吸收塔物料衡算的操作线方程为 将上述已知数据代入操作线方程，整理得 选用填料层高度表达式H=V / (Ky a 采用数值积分法求解，步骤如下： 1.将气相浓度在其操作范围内10 等份，其等份间距为0.0314，并将 各分点的 y 值代入式 G L =(1+XL 0.75 (225703/106.4 8.5248 0.1 (225703 2 106.4/1184 2 1.27 10 8- 0.05 (225703 2/118439.1
11、106.40.2 1 由计算知 awat=114.2 式中： UL=kg/(m.h 、气体、液体的黏度， 、气体、液体的密度， 、溶质在气体、液体中的扩散系数， R通用气体常数， T系统温度， K 填料的总比表面积， 填料的润湿比表面积， g重力加速度， 1.2710 8m/h 液体的表面张力， 填料材质的临界表面张力， 填料形状系数 上述修正的恩田公式只适用于的情况，由计算得知u0.5uF 气膜吸收系数计算： 气体质量通量为 个人资料整理仅限学习使用 = 0.237 104.94 0.8862.5510 -4 =5.62 10 -3 = 0.237 53.85 0.886 2.51 10 -
12、4 =2.84 10 -3 液膜吸收系数计算： 液体质量通量为 = 0.0095 39.56 0.7648 97.06 = 0.882 =4.23 10 -3106.41.451.1=0.677 =0.882106.41.45 0.4 =108.88 故修正： =1184/(102.09(1.6204 30+39.594 101.3=1.29 10 -3 G 0.935=0.015mPa s 同理： uG-CO=0.018 mPas uG-H2=0.0093 mPas uG-N2=0.018 mPas 为 0、常压下纯气体组分的粘度，mPas 。m为关联指数 /(0.32 44 0.5 +0.
13、01528 0.5 +0.4422 0.5 +0.22328 0.5 =0.0150 mPas 液相： mPas =2.368 mPa s 个人资料整理仅限学习使用 惰气的摩尔流率G 0.0493kmol/(m 2 s CO2在 PC中扩散系数 1.1710-5 2/s 气液两相的粘度0.015mPas 吸收液与填料的表面张力39.1 mPas 聚乙烯塑料的表面张力33.0 mPas 气相总传质单元数NOG10.18 气相总传质单元高度HOG1.428m 设计高度H14.81m 填料层的压降 30mmH 2O/m 塔体壁厚22mm 除沫器气速1.02m/s 除沫器直径0.58m 填料支撑板850mm 顶部空间高度1.2m 九 对本设计评价 参考文献 1.化工原理课程设计 天大教材） 2.化学工程手册 第三版，上） 3.现代填料塔技术指南 4.化工工艺设计手册 第三版） 化学工业出版社 5.合成氨 6.小型合成氨厂生产工艺与操作 7化工设备机械基础 第二版）华东理工出版社塔设备的机械设计 8化工原理课程设计 第二版）大连理工大学出版社塔设备的设计 9化工过程及设备设计华南理工大学 化学工业出版社填料吸收塔装置的设计 10化工原理 下册） 夏清 陈常贵 主编天津大学出版社 11. 化工制图，第二版化学工业出版社