合成氨碳酸丙烯酯PC脫碳填料塔設(shè)計(jì)

1、合成氨碳酸丙烯酯（PC）脫碳填 料塔設(shè)計(jì)碳酸丙烯酯（PC）脫碳填料塔的工藝設(shè)計(jì)上海工程技術(shù)大學(xué)環(huán)境工程48000t/a合成氨碳酸丙烯酯(PC)脫碳填料塔設(shè)計(jì)目 錄碳酸丙烯酯(PC)脫碳填料塔設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)題目4二、操作條件4三、設(shè)計(jì)內(nèi)容4四、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)書(shū)45設(shè)計(jì)依據(jù)6一、計(jì)算前的準(zhǔn)備61 .CO2在PC中的溶解度關(guān)系62 .PC密度與溫度的關(guān)系73 .PC蒸汽壓的影響84 .PC的粘度8二、物料衡算81.各組分在PC中的溶解量82 .溶劑夾帶量Nm3/m3PC93 .溶液帶出的氣量Nm3/m3PC94 .出脫碳塔凈化氣量105 .計(jì)算PC循環(huán)量106 .驗(yàn)算吸收液中CO2殘量為0.15

2、Nm3/m3PC時(shí)凈化氣中CO2的含量117 .出塔氣體的組成11三、熱量衡算121.混合氣體的定壓比熱容C 12pV2 .液體的比熱容C 13pL3 .CO2的溶解熱Q14 s4 .出塔溶液的溫度T 14L15 .最終的衡算結(jié)果匯總15（一）確定塔徑及相關(guān)參數(shù)16五、填料層高度的計(jì)算18六、填料層的壓降26七、附屬設(shè)備及主要附件的選型261 .塔壁厚262 .液體分布器263 .除沫器264 .液體再分布器275 .填料支撐板276 .塔的頂部空間高度27八 、 設(shè) 計(jì) 概 要 27無(wú)、對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng) 28表價(jià)28參考文獻(xiàn)化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)碳酸丙烯酯（PC）脫碳填料塔的工藝設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)題目

3、44000設(shè)計(jì)一座碳酸丙烯酯（PC）脫碳填料塔， 要求年產(chǎn)合成氨i。二、操作條件1 .每噸氨耗變換氣取4300Nm3變換氣/ t氨；2 .變換氣組成為:CO2： 28.0； CO： 2.5； H2：47.2； N： 22.3。（均為體積%，下同。其它組分 2被忽略）；3 .要求出塔凈化氣中CO2的濃度不超過(guò)0.5%；4 .PC吸收劑的入塔濃度根據(jù)操作情況自選；5 .氣液兩相的入塔溫度均選定為30；6 .操作壓強(qiáng)為1.6MPa； 7.年工作日330天，每 天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。三、設(shè)設(shè)容方案的確定及工藝流程的說(shuō)明2 .填料吸收塔的工藝計(jì)算3 .塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算4 .填料吸收塔附屬結(jié)構(gòu)

4、的選型與設(shè)計(jì)5 .塔的工藝計(jì)算結(jié)果匯總一覽表6 .吸收塔的工藝流程圖7 .填料吸收塔與液體再分布器的工藝條件圖8 .對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述或?qū)τ嘘P(guān)問(wèn)題的分析與討 論。四、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1.碳酸丙烯酯（PC）的物理性質(zhì)正常沸點(diǎn)，（）蒸汽壓火133.32-1Pa粘度，mPa s分子204300.1380.24202.76501.62102.09溫度，()P (kg/m3)012241512072511984011845511692 .比熱計(jì)算式c = 1.39 + 0.00181(/ 10) kJ/(kg .)p3 .CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度溫度t () 亨利系數(shù)EX 101.3-1kPa81.13

5、26.737.8405081.7101.7103.5120.84 .CO；在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解熱 2表示)CO2可近似按下式計(jì)算(以AHHAH=(4.59B )x 4.187KJ/kmol, B = 6765 .其他物性數(shù)據(jù)可查化工原理附錄。設(shè)計(jì)依據(jù)：吸收是利用各組分溶解度的不同而分離氣體混合物的操作?；旌蠚怏w與適當(dāng)?shù)?液體接觸，氣體中的一個(gè)或幾個(gè)組分便溶解于液體中而形成溶液，于是原組分的一分離。對(duì)與此題中的易溶氣體是CO2。依題意：年工作日以330天，每天以24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行計(jì)，有:合成氨：44000t/a= 133.33t/d=5.56t/h變換氣：4300m3 （標(biāo)）變換氣/t氨（

6、簡(jiǎn)記為Nm3/t）V = 5.56x4300=23908 m3變換氣組成及分壓如下表進(jìn)塔變換氣CO2COH2N2合計(jì)體積百分?jǐn)?shù),28.02.547.222.3100組分分壓，MPa0.4480.0400.7550.3571.600組分分壓，kgf/cm24.5680.4087.7013.63816.32一、計(jì)算前的準(zhǔn)備1.0°2在0中的溶解度關(guān)系CO2在PC中亨利系數(shù)數(shù)據(jù)溫度匕（）2526.737.84050亨利系數(shù)EX101.3-1kPa81.1381.7101.7103.5120.8作圖得：亨利系數(shù)與溫度近似成直線，且E = （1.62041 + 39.594）x 101.3 k

7、Pa因?yàn)楦邼舛葰怏w吸收，故吸收塔內(nèi)CO2的溶解熱不能被忽略。現(xiàn)假設(shè)出塔 氣體的溫度為T(mén)V2= 35，出塔液體的溫度為T(mén) = 40，并取吸收飽和度（定 義為出塔溶液濃度對(duì)其平衡濃度的百分?jǐn)?shù)）為70%,然后利用物料衡算結(jié)合熱 量衡算驗(yàn)證上述溫度假設(shè)的正確性在 40下，CO2 在 PC 中的亨利系數(shù) E40=103.5 X 101.3 kPa=10485 kPa1.出塔溶液中CO2的濃度（假設(shè)其滿足亨利定律）x = 0.7x: = 0.7（p/E）= 0.7048/10485）= 0.7（0.0427）= 0.0299 （摩爾分?jǐn)?shù)）2.根據(jù)吸收溫度變化的假設(shè)，在塔內(nèi)液相溫度變化不大，可取平均溫度35

8、 下的CO2在PC中溶解的亨利系數(shù)作為計(jì)算相平衡關(guān)系的依據(jù)。即：E35 =6.6204義35 + 39.594）義 101.3 = 9756 kPaCO2在PC中溶解的相平衡關(guān)系，即：644.25log X = log p + 一t- 4.112式中：XCO 為摩爾比，kmolCO2/kmolPC； pCO 為 CO2 的分壓，kgf/cm2； T 為熱力學(xué)溫度，K。用上述關(guān)聯(lián)式計(jì)算出塔溶液中CO2的濃度有644.25log XCO = log 4.568 + 短 小-4.112 = -1.395X CO = 0.0402kmolCO2/kmolPCx = 0.7 x * = 0.7 X CO

9、 = 0.7（0.0386） = 0.02701 i 1 + XCO2與前者結(jié)果相比要小，為安全起見(jiàn)，本設(shè)計(jì)取后者作為計(jì)算的依據(jù)。結(jié)論：出料 = 0.0270 （摩爾分?jǐn)?shù)）2 .PC密度與溫度的關(guān)系利用題給數(shù)據(jù)作圖，得密度與溫度的關(guān)聯(lián)表達(dá)式為p = 1223 - 0.9858t （式中 t 為溫度，； p 為密度，kg/m3）3 .PC蒸汽壓的影響根據(jù)變換氣組成及分壓可知，PC蒸汽壓與操作總壓及CO2的氣相分壓相比 均很小，故可忽略。4 .PC的粘度log r = -0.822 +185.5T -153.1mPa - s （T為熱力學(xué)溫度，K）5 .工藝流程確定：本次吸收采用逆流吸收的方法。二

10、、物料衡算1 .各組分在PC中的溶解量查各組分在操作壓力為1.6MPa、操作溫度為40c下在PC中的溶解度數(shù)據(jù), 并取其相對(duì)吸收飽和度均為70%,將計(jì)算所得結(jié)果列于下表（亦可將除CO2以 外的組分視為惰氣而忽略不計(jì),而只考慮CO2的溶解）：CO2溶解量的計(jì)算如下:各個(gè)溶質(zhì)溶解量的計(jì)算如下：（以CO2為例）通過(guò)第一部分已知CO2在40 的平衡溶解度X CO = 0.0402kmolCO 2/kmolPCX = 0.0402kmolCO /kmolPC = 0.0402 * 22.4 = 10.44 Nm3/m3PCCO22102.09/1184式中：1184為PC在40時(shí)的密度，102.09為P

11、C的相對(duì)摩爾質(zhì)量。CO2 的溶解量為（1044-0.15）X0.7=7.203 Nm3/m3PC組分CO2CO也N2合計(jì)組分分壓，MPa0.4480.0400.7550.3571.60溶解度，Nm3/m3PC10.440.0160.2230.22310.90溶解量，Nm3/m3PC7.2030.0110.1560.1567.526溶解氣所占的百分 數(shù)95.710.152.072.07100.00說(shuō)明：進(jìn)塔吸收液中CO2的殘值取0.15 Nm3/m3PC,故計(jì)算溶解量時(shí)應(yīng)將其 扣除。其他組分溶解度就微小，經(jīng)解吸后的殘值可被忽略。平均分子量：入塔混合氣平均分子量：M 1 = 44 義 0.28 +

12、 28 * 0.025 + 2 * 0.472 + 28 * 0.223 = 20.208kg/km）l溶解氣體的平均分子量：M = 44 義 0.9571 + 28 * 0.0015 + 2 * 0.0207 + 28 * 0.0207 = 42.775kg/kni)l2 .溶劑夾帶量Nms/maPC以0.2 Nm3/m3PC計(jì)，各組分被夾帶的量如下：CO2： 0.2X 0.28=0.056 Nm/mPCCO： 0.2 X 0.025=0.005 Nm3/m3PCH2： 0.2X 0.472=0.0944 Nm3/m3PCN2： 0.2 X 0.223=0.0446 Nm3/m3PC3 .溶

13、液帶出的氣量Nms/maPC各組分溶解量： CO2： 7.203 Nm3/m3PC95.71%CO：0.011 Nm3/m3PC0.15%H2：0.156 Nm3/m3PC2.07%N2：0.156Nm3/m3PC2.07%7.526 Nm3/m3PC100%夾帶量與溶解量之和： CO2： 0.056+7.203=7.259 Nm3/m3PC93.96%CO： 0.005+0.011=0.016 Nm3/m3PC0.21%H2：0.0944+0.156=0.250 Nm3/m3PC3.23%N2：0.0446+0.156=0.201 Nm3/m3PC2.60%7.726 Nm3/m3PC100

14、%4 .出脫碳塔凈化氣量以匕、V2、V3分別代表進(jìn)塔、出塔及溶液帶出的總氣量，以yJ y2、八分別代表CO2相應(yīng)的體積分率，對(duì)CO2作物料衡算有：V1 = 23908 Nm3/ hV=V2+V1= V2 y 2+V3 丁 3聯(lián)立兩式解之得V3=V1(y1-y2)/(y3-y2)=4300 X 5.56 (0.28 - 0.005)/(0.9396 0.005)= 7034.77Nm3/hV2 = V1 - V3 =17697.549 Nm3/ h16873.235 .計(jì)算PC循環(huán)量因每1 m3PC帶出CO2為7.259 Nm3，故有：L=V3y3/7.259=7034.77 X 0.9396/

15、7.259=910.58m3/h操作的氣液比為 V1/L=23908/910.58=26.2566 .驗(yàn)算吸收液中CO2殘量為0.15 Nm3/m3PC時(shí)凈化氣中CO2的含量取脫碳塔阻力降為0.3kgf/cm2,則塔頂壓強(qiáng)為16.32-0.3=16.02 kgf/cm2,此時(shí)CO2的分壓為pc2=16.02 X °-005二°-0801 kfcm2,與此分壓呈平衡的CO2液相濃度為:10g X CO=log pCO2644.25 +-4.112T10g X COXCO644.25=log 0.0801 + 4.112 = -3.083303.15=0.0008257kmo1

16、CO /kmolPC0.0008257 x 22.4 102.09/1193=0.216Nm3CO /m3PC > 0.15Nm3CO /m3PC式中：1193為吸收液在塔頂30時(shí)的密度，近似取純PC液體的密度值。計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)出塔凈化氣中CO2的濃度不超過(guò)05%,那入塔吸收液中CO2 的極限濃度不可超過(guò)0.216 Nm3/m3PC,本設(shè)計(jì)取值正好在其所要求的范圍之內(nèi)， 故選取值滿足要求。入塔循環(huán)液相CO2： 910.58 X 0.15=136.5877 .出塔氣體的組成出塔氣體的體積流量應(yīng)為入塔氣體的體積流量與PC帶走氣體的體積流量之 差。CO223908 X 0.28-7.259

17、X 910.58=84.34Nm3/h0.59%CO：23908 X 0.025-0.016 X 910.58=583.13Nm3/h3.42%H2：23908 X 0.472-0.250 X 910.58=11056.93Nm3/h64.83%N2：23908 X 0.223-0.201 X 910.58=5331.49Nm3/h31.69%17055.89Nm3/h100%計(jì)算數(shù)據(jù)總表出脫碳塔凈化氣量進(jìn)塔帶出氣量(V1)Nm3/h出塔氣量(V2)Nm3/h溶液帶出的總2390816873.23氣液比26.256入塔氣體平均分子量20.208溶解氣體平均分子量42.775PC中的溶解量（溶解

18、E氣量及其組成）40c組分CO2COH2N2溶解度，Nm3/m3PC10.440.020.220.22溶解量，Nm3/m3PC7.2030.0110.1560.156溶解體積流量Nm3/h6832.69410.434147.980147.980 7溶解氣所占的百分?jǐn)?shù)%95.710.152.072.07出塔液相帶出氣量及其組成40溶解量，Nm3/m3PC7.2590.0160.2500.201體積流量Nm3/h6885.81515.177237.148190.667 7溶解氣所占的百分4皮93.960.213.232.60入塔氣相及其組成30體積流量Nm3/h7007.28625.6511812

19、.2725580.798溶解氣所占的百分4攵28.002.5047.2022.30出塔氣相的組成35 （修改后）體積流量Nm3/h84.34583.1311056.935331.49 1溶解氣所占的百分至攵0.5093.4264.8331.69入塔液相及其組成30體積流量Nm3/h136.587溶解氣所占的百分4攵100.00三、熱量衡算在物料衡算中曾假設(shè)出塔溶液的溫度為40,現(xiàn)通過(guò)熱量衡算對(duì)出塔溶液的溫度進(jìn)行校核，看其是否在40之內(nèi)。否則，應(yīng)加大溶劑循環(huán)量以維持出塔溶液的溫度不超過(guò)40。具體計(jì)算步驟如下：1.混合氣體的定壓比熱容CpV因未查到真實(shí)氣體的定壓比熱容，故借助理想氣體的定壓比熱容公

20、式近似計(jì)算。理想氣體的定壓比熱容：C,= a, + bT + cT 2 + dT 3，其溫度系數(shù)如下表:系數(shù)abcdCp1 (30)Cp2(32)CO24.7281.754X10-2-1.338X10-54.097X10-98.929/37.388.95137.48CO7.373-0.307X10-26.662X10-6-3.037X10-96.969/29.186.97/29.18H26.4832.215X10-3-3.298X10-61.826X10-96.902/28.906.904/28.91N27.440-0.324X10-26.4X10-6-2.79X10-96.968/29.18

21、6.968/29.18表中 Cp的單位為(kcal/kmol ) / (kJ/kmol ) 進(jìn)出塔氣體的比熱容CpV尸 Cpiy=37.38 X 0.28 + 29.18 x 0.025 + 28.90 x 0.472 + 29.18 x 0.223=31.34kJ/kmol -Cp產(chǎn)3=37.48X0.0050+29.18X0.0346+28.91X0.6553+29.18X0.3051=29.04 KJ/Kmol 2.液體的比熱容C pL溶解氣體占溶液的質(zhì)量分率可這樣計(jì)算: 質(zhì)量分率為'526 22.4)x 42.78 = 0.012 = 1.2%1184其量很少，因此可用純PC的

22、比熱容代之。本設(shè)計(jì)題目中C 1= 1.39+0.00181(t 10) kJ/kg C = 1.39 + 0.001810-10) = 1.39 + 0.00181(40 -10) = 1.444kJ/kg-° C pL 1C L2 = 1.39 + 0.00181C -10)= 1.39 + 0.00181(30 -10)= 1.426kJ/kg °C文獻(xiàn)查得C L = 0.3499 + 0.00098631 kJ/kg ,據(jù)此算得：C L1 = 0.3894 kJ/kg ； C L2 = 0.3795 kJ/kg 本設(shè)計(jì)采用前者。3 .CO的溶解熱。2°SA

23、HCO2=4.59 x 676 x 4.187 = 12992 kJ/kmolCO2文獻(xiàn)查得AHco,二14654即0（實(shí)驗(yàn)測(cè)定值） 本設(shè)計(jì)采用后者。CO2 在 PC 中的溶解量為 7.203 X 910.58=6558.91Nm3/h=292.81kmol/h故 Qs=14654X292.81=4290814.019kJ/h (修改后)4 .出塔溶液的溫度設(shè)出塔氣體溫度為35,全塔熱量衡算有：帶入的熱量(Q0+Ql2) +溶解熱量(Qs)=帶出的熱量(Q或+QlPQ v1=V1Cpv1(Tvi-To)=239O8 X31.34X 30/22.4=1003495.607 kJ/hQL2=L2C

24、pL2(TL2 - To)=910.58 X 1193X1.426X30=46472852.59kJ/hQv2=V2cpy2(Tv2-To)= 16873.23 X 29.04 X 35/22.4=765622.81kJ/hQL1=L1CpL1(TL1-T0)=1145626.766X1.44XTL1=1649702.543Tl1kJ/h式中： L 】=910.58 X 1193+(7328.806-0.2 X 910.58) X5 2.78/22.4=1145626.766 kg/h1052432.679+48412751.48+4469909.62=803026.286+1649702.5

25、43 TL1Tl1=32.2132現(xiàn)均按文獻(xiàn)值作熱量衡算，即取CpL= 0.3894 kJ/kg; CpL2 = 0.3795kJ/kg Q v1=ViCpvi(Tvi-To)=25026X31.34X30/22.4=1050421.661 kJ/hQ”=L C (T -T )=948.590X1193 X 0.3795 X 30=12884038.7kJ/hL2 2 pL2、L2 0,Qv2=V2cpy2(Tv2-T0)=17697.549X29.04X35/22.4=803026.286kJ/hQL尸L1cpli(Tl1-T0)=1145626.762X0.3894XTl1=446107.

26、061 TL1kJ/h式中： L 】=948.590 X 1193+(7328.806-0.2 X 948.590) X42.78/22.4=1145302.253 kg/h1050421.661+12884038.7+4469909.62=803026.286+446107.061 TL1T=39.5與理論值比較后，取TL1=39.55.最終的衡算結(jié)果匯總L1出塔氣相及其組成（35） 入塔液相及其組成（30）V2=18391.81Nm3/hL2=948.590m3/hCO2CO珥CO2COH2N2121.470610.47311575.125142.289-Nm3/h-%0.503.4665

27、.53QL2=12884038.7kJ/hV/脫碳塔V)入塔氣相及其組成（涮帶出氣量及其組成（40）V1=25026 Nm3/h 31145302253卜的CO2CO珥O珥N27328.8707.28625.6511812.272177J237.148190.667Nm3/h28.02.547.2213.232.60%QV1=1050421.661kJ/h溶解氣量及其組成（40）L=1145626.762kg/hCOH2N27139.09010.434147.980147.980Nm3/h0.152.072.07%Q=4349909.62kJ/h s四、設(shè)備的工藝與結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算1確定塔徑

28、及相關(guān)參數(shù)D ="u =（0.5 0.8%,冗UF塔底氣液負(fù)荷大，依塔底氣液負(fù)荷條件求取塔徑采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖法求取泛點(diǎn)氣速u "并確定操作氣速。 F入塔混合氣體的質(zhì)量流量 V'=（25026+22.4） X 20.208=22577.27 kg/h20.208為入塔混合氣體的平均分子量11.042為出塔混合氣體的平均分子量M 1 = 44 義 0.28 + 28 * 0.025 + 2 * 0.472 + 28 * 0.223 = 20.208kg/km)lMm2 = 44 x 0.005+28 x 0.0346+2 x 0.6553+28 x 0.305

29、1= 11.042kg/kmol 塔底吸收液的質(zhì)量流量L,=1145302.253kg/h 入塔混合氣的密度(未考慮壓縮因子)PV = pM JRT = 1.6x 106)x20.208/(8314x303.15)= 12.83kg/m3吸收液的密度PL= 1184kg/m3 (40)吸收液的粘度，依下式計(jì)算得到：185.5185.5log r = 0.822 += -0.822 += 0.374LT -153.1308.15 -153.1r l = 2.368 mPa s (平均溫度35時(shí)的值)選D 50 mm塑料鮑爾環(huán)（米字筋），其濕填料因子。=120m-1，空隙率e = 0.90，比 g

30、表面積a =106.4m2/m3, Bain-Hougen 關(guān)聯(lián)式常數(shù) A = 0.0942, K = 1.75。 t（1）選用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖法求解uF關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)：(p / p l) 0.5L/V'=(12.83/1184)0.51145302253/22577.027=5.281查Eckert通用關(guān)聯(lián)圖得縱坐標(biāo)值為0.0025,即：u2vM p )u2 x(1000/1184)x 12012.83 °2V |n0.2 = 1x 2.3680.2 = 0.0025g (pJ l9.811184% = 0.14m/s(2)選用Bain-Hougen關(guān)聯(lián)式求解ulgA

31、 - K(L 1/4":1/8(JIL；F目0.2 Lx 2.3680.2lgu 2 (106.4Y12.831-F-9.81 1 0.93 人 1184 )0.0942 -1.75(1145302.253)1/4(12.83(22577.027 ； (1184、1/8u = 0.12m/s取 u = 0.14m/s則u的取值范圍0.070.11m/s根據(jù)設(shè)計(jì)u=0.1m/s2求取塔徑Vs=23908(0.1013/1.6)(303.15/273.15)=1680m3/h=0.4667m3/sD=(4 X 0.4667/3.14 X 0.1) o.5=2.438m本次設(shè)計(jì)取D=250

32、0mm3核算操作氣速u=4Vs/3.14XD2=4X0.4667/3.14X2.52=0.0951m/s則操作氣體速度取u=0.10m/s合適4核算徑比D/d=2500/50=50>10-15 (滿足鮑爾環(huán)的徑比要求)5校核噴淋密度采用聚丙烯填料表面%皿=(MWR) at =0.08X106.4=8.512m3/(m2.h)1145302.253冗=:2.4952 x = 121.124 > 8.512m3 /(m2 噴 1193.4h)(滿足要求)五、填料層高度的計(jì)算塔截面積 n =0.785D2=4.906 m?因其他氣體的溶解度很小，故將其他氣體看作是惰氣并視作為恒定不變，那

33、么，惰 氣的摩爾流率GG=25026(1-0.28)/(22.4X3600Xn)=0.0455kmol/(m2 s)又溶劑的蒸汽壓很低，忽略蒸發(fā)與夾帶損失，并視作為恒定不變，那么有L=948.590X 1193/(102.09X3600X4.906)=0.6276kmol/(m2 s)0.15/22.40.15/22.4 +1193/102.09=0.000571吸收塔物料衡算的操作線方程為G' Y-x21 - xx2將上述已知數(shù)據(jù)代入操作線方程，整理得X = 0.07256y + 2.0637 x 10-4選用填料層高度表達(dá)式H=V / (Kya-n)采用數(shù)值積分法求解，步驟如下：1

34、 .將氣相濃度y = 0.0050.28在其操作范圍內(nèi)10等份，其等份間距為0.0275,并將各分點(diǎn)的y值代入式(1)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的x值，并列入后面表格中的第1、2列中。2 .計(jì)算各分點(diǎn)截面處的氣液相流率G= G /(1-Y)L=L/(1-X)( 2 )將計(jì)算結(jié)果列入附表中的3、4列。3.計(jì)算的傳質(zhì)系數(shù)aatexp“ " O U U 2 a U 2=1 - exp -1.45(C)0.75(-L-)0.1()-0.05 (L)0.2o a Np 2 gp o aLLt LLL L t -1.45(33/39.1) 0.75 (225703/106.4 8.5248)0.1(225703

35、2 « 106.4/11842 1.27 X108)-0.05(2257032/1184 X39.1X106.4)0.2g1 由計(jì)算知 awat=106.4 m 2 / m 31145302.253=234373.960kg/(m. h)0.785 x 2.4952液體的黏度，kg /(m- h)1Pas = 3600kg /(m- h)p,、p一氣體、液體的密度，kg / m3Dl、D,一溶質(zhì)在氣體、液體中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/hR通用氣體常數(shù)，8.314(m3 - kPa)/(kmol - K)T一系統(tǒng)溫度，Ka 一填料的總比表面積，m 2 / m 3aw 一填料的潤(rùn)濕比表面積，m2

36、/m3g一重力加速度，1.27X108m/h0 一液體的表面張力，kg /h2(1dyn/cm = 12960kg /h2)oC 一填料材質(zhì)的臨界表面張力，kg /h2(1dyn/cm = 12960kg /h2)W 一填料形狀系數(shù)上述修正的恩田公式只適用于"V 0%的情況，由計(jì)算得知u，。.叫氣膜吸收系數(shù)計(jì)算:氣體質(zhì)量通量為kG = 0.237、0”25026 ,x 20.20824= 4620.149kg /(m2 h)0.785 x 2.495217947.459 x 11.042224= 1810.473kg /(m2 - h)0.785 x 2.4952k = 0.237

37、xG14620.1490.7(0.015 x 10-3 x 3600Y“ 106.4 x 1.68 x 10-6 x 3600)10.015 x 10-3 x 3600 x 106.4 J112.83 x 1.68 x 10-6 x 3600J8.314 x 303255 104=0.237x 108.235x 0.886x 2*55 x104=5.795 x 10-3k = 0.237 xG 21810.4730.7(0.015 x 10-3 x 3600Y3(106.4x 1.68x 10-6 x 3600Ak0.015 x 10-3 x 3600 x 106.4Jk 12.83 x 1.

38、68 x 10-6 x 3600J8.314 x 308=0.237 x 56.094 x 0.886 x 2.51 x 10-4=2.956 x 10-3k = 4.376 x 10-3液膜吸收系數(shù)計(jì)算: 0.0095ULa日w LA23( I，A-112(N-L-kP D )LL液體質(zhì)量通量為1145302.2530.785 x 2.4952=234373.960kg /(m2 h)k = 0.0095 xL(234373.960 丫3(8.5248A-12 ( 8.5248 x 1.27 x 108 Ak 106.4 x 8.5248 )k 1184 x 4.212 x 10-6 J11

39、84=0.0095 x 40.569 x 0.2418 x 97.06 =0.9045k a = k a v 1.1 = 4.376x10-3 X 106.4 X 1.451.1 = 0.7007k a = k a v 0.4 = 0.9045 X 106.4 X 1.450.4 = 111.660-0 = 69.44% > 50% 0.144故修正:1 + 9.5ku、F11.4-0.5J1 + 9.5(0.1、1.41 + 2.6kuFA 2.2-0.5Jk 0.1441 + 2.6-0.5J(01) 220.5k 0.144x 0.677 = 1.3266x 108.88 = 11

40、6.594（稀+ k a Hk aH 氏=1184/(102.09x(1.6204x30+39.594)x101.3=1.29x10-3 kmol /(kPa - m 3) EMs溶液）=0.1351+1.327 1.29 x 10-3 x 116.594計(jì)算準(zhǔn)備:（1）兩相摩爾流率與質(zhì)量流率的轉(zhuǎn)換氣相平均分子量為：44 y + G-y）M惰M =1 (M+ M )惰 2 底惰頂惰1 ( 28 x 2.5 + 2 x 47.2 + 28 x 22.3 28 x 3.46 + 2 x 65.53 + 28 x 30.51)+2.5 + 47.2 + 22.33.46 + 65.53 + 30.5

41、1=1 (10.96 +10.87)= 10.922氣相平均分子量為：33.085y+10.915Vg=(33.085Y+10.915)GLG = 102.09L (稀溶液)（2） CO2在氣相和液相中的擴(kuò)散系數(shù) 氣相：分兩步進(jìn)行，定性溫度取32.5。首先計(jì)算CO2在各組分中的擴(kuò)散系數(shù)，然后再計(jì)算其在混合氣體中的擴(kuò)散系數(shù)。計(jì) 算公式如下：(11 )4.36 x 10-5 T 1.501 一 + 一1/2七小次mDCO2-co：4.36 x 10-5(32.5+273)1.50 J(1/44+1/28)=-匚=8.67 x 10-7 m 2/S(341/3+30.71/3)21600D_CO2-

42、H24.36 x 10-5 (32.5+273)1.50/(1/44+1/2) 9 =3.28 x 10-6 m 2/S(341/3+14.31/3)216004.36 x 10-5(32.5+273)1.5。式1/44+1/28)CO2-N2(341/3+31.21/3)21600=8.62 x 10-7 m 2/SD = b 1 _ %2_A = ( 1-0.005 ) / ( 0.0346/8.67 X 10-7+0.6553/3.28 X G10-6+0.3051/8.62 X10-7)=1.676 X10-6m2/s液相：文獻(xiàn)介紹了 CO2在PC中擴(kuò)散系數(shù)兩個(gè)計(jì)算公式，定性溫度取35

43、。D= 9.0123069 義 10-8 =1.17X10-5 5 2/s(T-K； mPa *s； Dcm2/s)CO2 - PCHLL一 - TD= 7.78 * 10-8 一 =1.01X10-5 5 2/s (TK； L mPa s； Dcm2/s)2H l取大值 DO PC = 1.17 x 10-5cm2/s(3)氣液兩相的粘度T T一.H =h0 -T-(純組分的粘度)Gi Gi 273.15 )uG-CO2=1.34X 10-2 (305.5/273.15)0.935=0. 015mPa s同理：uG co=0.018 mPa , suG h2=0.0093 mPa , su

44、=0.018 mPa , sG-N2h 0為0、常壓下純氣體組分的粘度，mPas。m為關(guān)聯(lián)指數(shù)(見(jiàn)下表) GiH0 /mPa - s GimH0 /mPa - s GimCO21.34X10-20.935H20.84X10-20.771CO1.66X10-20.758N21.66X10-20.756氣相：H = 1Q+HAG 2 G頂G底H二句%405 (氣體混合物的粘度)G 乙y M加i i=(0.28X0.015X440.5+0.025X0.018X280.5+0.472X0.0092X20.5+0.223X0.018X 280.5)/(0. 28 X 440.5+0. 025 X 280

45、.5+0. 472 X 20.5+0. 223 X 280.5)=0. 0 150 mPa s185.5液相：log h =-0.822 + mPaslT -153.1=2.368 mPa sH =2.368 mPa s=8.524kg /(m s)L（4）吸收液與填料的表面張力吸收液：。=43.16 0.1161 =39.1 mPa s填料：查教材，如聚乙烯塑料。c = 33 mPa-s4 .氣相總傳質(zhì)單元數(shù)二作CO2在PC中的相平衡曲線lg X = lg p +644.25T4.112P = Py將計(jì)算結(jié)果列表如下:氣相CO2的組 2成y （摩爾分率）0.0050.0500.1000.20

46、00.280氣相CO2的分 2壓 p（kgf/cm2）0.08160.8161.6323.2634.57030 對(duì)應(yīng)的液 相平衡組成x0.00080.00840.01690.03370.047235 對(duì)應(yīng)的液 相平衡組成x0.00080.00780.01560.03110.043640 對(duì)應(yīng)的液 相平衡組成x0.00070.00720.01440.02880.0404因溫度變化不大，故取平均溫度下的數(shù)值作圖得 一直線，這說(shuō)明CO在PC中的溶解情況滿足亨利定 律。但因操作關(guān)系不為直線，故仍需采用圖解積分或 數(shù)值積分。5 .氣相總傳質(zhì)單元數(shù)回采用傳質(zhì)單元數(shù)的近似簡(jiǎn)化法計(jì)算圖中數(shù)據(jù)源于下表數(shù)據(jù)，y、

47、x數(shù)據(jù)由操作線方程 （1）計(jì)算而得。y*由y*=6.4283x-0.0002計(jì)算而得。yX10-20.53.256.08.7511.5014.2517.0019.7522.5025.2528.00XX10-20.0570.2550.4540.6530.8521.0511.2491.4481.6471.8452.043現(xiàn)采用Smipson公式求區(qū)域的面積一數(shù)值積分法（亦可采用圖解積分）=W22If + f + 2(f + f + f + f )+4(f + f + f + f + f ) 3 n0 n 246813579_ 0,28 - 0.005 r654.8 + 6.72 + 2(32.28

48、 +16.55 +11.12 + 8.38)十一3 x 10 一14(61.50 + 21.88 +13.30 + 9.56 + 7.46)=0.0091671661.52 + 2(68.33)+ 4(113.7)=11.4911 1-y 1 1 - 0.005In% - - In= 0.16221 - y 121 - 0.28N0G- 11.49 + 0.162 - 11.6526.氣相總傳質(zhì)單元高度H50G計(jì)算H ： 0G由于對(duì)于PC，CO2為易吸收氣體，為氣膜控制K - k - k xpk RT - aD (U V- a從)0.7( 心 )1/ 3 (ad)-2 PVDV)0.7(從v

49、)1/3 (ad) -2 PR=6.9 x 10 -8aD _ 106.4 x 1.68 x 10-6RT 8.314 x 30822577.0270.70.7二 108.0750.785 x 2.49520.015 x 10-3 x 106.4 x 3600I-IV £ /(1.5 x 10 -5I112.83 x 1.68 x 10-6)=0.886(ad )2 = 0.0353aDVRTN VP DVV113J(ad )-2 = 2.332 x 10-7k = k p = 1600 x 2.332 x 10-7 = 3.7312x 10-4K a = k a = 3.7312x 10-4 x 106.4 = 0.03970HOG0.04213.62 x 10-4 x 106.4=1.0605 m