发布时间 : 星期三 文章年产八万吨合成氨原料气净化脱碳及再生工艺设计(毕业设更新完毕开始阅读
5.1.3核算操作气速
u=
4VsVs17.724==?1.77m/s 2S5.0?2 D5.1.4核算径比
D/d=2500/50=50＞（10-15）（鲍尔环的径比要求）
5.1.5校核喷淋密度
取最小润湿速率为：(LW)min?0.08m3/(m2?h)
at?106.4m2/m3
所以L喷，min=（MWR）at=0.05×106.4=8.512 m/（m/h）
32
L喷 =4578590kg/h=
2230520/118732
?375.82＞8.512 m/（m/h）
5.0经以上校核可知，填料塔直径选用D?3.0m合理。
5.2 填料层高度的计算
选用填料层高度的计算公式 H=?yy21GdyKya（1?（yy?y?））
采用近似简化的计算方法，即 H=?y≈
y21Gdy
Kya（1?（yy?y?））Gdy11?y2 ?lnKya（1?y）m?（y?y*）21?y15.2.1建立相应的操作线方程和向平衡方程
由于其他气体的溶解度很小，故将其他气体看做是惰性气体并视为恒定不变，那么，入塔气体的摩尔流率G′
2230520 /(3600?5.0)?5.5333kmol/（m2?s）22.4G′=
又溶剂的蒸汽压很低，忽略溶剂的蒸发与夹带损失，并视作为恒定不变，那么有
（m2?s）? L′=2289295102.9?3600?5.0?1.2360kmol/y2=0.4595，x2=
0.2/22.4?0.000764
0.2/22.4?1192/102.09吸收塔物量衡算的操作线方程为
G′(
yxyx?2)=L′（(?2） 1?y1?y21?x1?x2将上述已知数据带入操作线方程，整理得
y0.1574(?0.005025)?0.0007651?yx=
y1.000765?0.1574(?0.005025)1?y吸收塔内相平衡方程
将相平衡关系中的气相分压p和液相中的浓度X转化为气也两相均以摩尔分率表示的对应关系，即：y=f(x)，其转化过程如下：
644.25lgXco2=lg0.1402+-4.112
308.15x=
Xco21?Xco2 y=PCO2/Pt
5.2.2利用两线方程求取传质推动力
因塔内的压力分布和温度分布未知，现假定总压降与气相浓度差成正比（实际上与填料层高度成正比，因填料层高度待求），将气相浓度变化范围十等份成10个小区间，可求得各分点处的压强。温度分布可利用各区间的热量衡算求出。
忽略气体因温升引起的焓变、溶剂挥发带走的热量及塔的热损失，则气体溶解所释完全被吸收液所吸收，对第n个小区间作热量衡算有：
LCPL=(tn-tn-1)=L（xn-xn-1）△HS 得： tn=tn-1+（xn-xn-1）△HS/CPL 式中：L 液相摩尔流率，
△HS：第n区间内溶解气的平均微分摩尔熔解热， △ HS=14654kJ/kmol；
CPL第n区间液体平均定压比热容，其表达式为： CPL= [1.39+0.0018(t-10)]×102.09kJ/（kmol·℃）；
t= tn-1+100.32（xn-xn-1）
依据上述数据作出传质推动力及其倒数的计算结果如表3.7。
表3.7 传质推动力及其倒数的计算结果
项目 y×10 x×10 y×10
*
2 22
0 1 2 3 4 5 6 7 19.75
8 9 10
0.5 3.25 6.00 8.75 11.5 14.2 17.0 22.5 25.2 28.0
0.07 0.52 0.99 1.48 2.00 2.54 3.12 3.72 4.36 5.04 5.76 0.26 1.83 3.50 5.30 7.23 9.32 11.5 303.1
303.6
304.0
304.5
305.0
305.6
306.2
14.02 306.8
16.6 19.5 22.7 307.4
308.1
308.8
Ti，K
f?1（y?y?）44.870.40 40.08 29.01 23.45 20.29 18.23 17.45 17.18 17.64 19.09 4 5.2.3传质单元数的计算
在y2至y1之间做偶数等分，对每个y值算出对应的f（y）=Simpson法求积：?f(y)dy=1，然后按1?ye?（f0+4f1+2f2+4f3+2f4+…+2fn-2+4fn-1+fn） 3y n?y0 n式中的步长 ?＝
f1?f3?f5?f7?f9?61.30?21.42?15.54?14.48?102.44 f2?f4?f6?f8?30.18?13.54?8.44?7.64?59.8
dyy1?y2= *?y0（y?y）3n[f0+ f10+ 2 (f2+ f4+ f6+ f8) +4(f1+ f3+ f5+ f7+ f9)]
yn=
0.4959?0[（135.67+9.09）+2×99.14+4×154.79]
3?10 =9.8562m
11?y211?0=0.3466m ln?ln21?y121?0.4959NOG=9.8562+0.3466=10.2028
5.2.4气相总传质单元高度
①PC吸CO2传质系数的计算
采用PC吸CO2的专用公式对CO2传质系数进行计算
?dV?气相：kG=1.195 ?p???G(1-?)??L?液相：kL=0.015?G??at?L?0.5-0.36-2/3??? ?G??PGDG?-0.5?VM?2??kmol/（m·h·atm） ?10PBM???L????PLDL???Lg?tp??adP?L???0.4 kmol/（m2·h·atm）
② CO2在气液两相中的扩散系数
（1）CO2在气相中的扩散系数
塔顶：DG1?1.1917?10?6m-2/s?0.0043m2/h 塔顶：DG1?1.1917?10?6m-2/s?0.0044m2/h （2）CO2在液相中的扩散系数DL
关于CO2在液相PC中的扩散系数，有下面的经验公式：
DCO2?PC=9.0123069×10T/ ?Lcm /s （?L的单位为MPa?s）
-8
2
DCO2?PC=7.78×10T/ ?Lcm /s （?L的单位为MPa?s）
-82
为提高结果的准确性，现取二者的算术平均值，得：
DCO2?PC=8.396×10 T/ ?L，塔底、塔顶温度分别为25℃和30℃。所以 DL1?8.396×10（298.15/2.368）
-8
-8
=1.0926×10-5 cm2/s =3.530×10-6m2/h
DL1?8.396×10-8（303.15/2.596） =0.9804×10-5 cm2/s =3.830×10-6m2/h
式中， 2..568MPa?s和2.396MPa?s为PC在25℃和30℃时的黏度。 ③气液两相的黏度
根据log?L=-0.0822+
185.5MP·a·s得
T?153.1 ?L1=2.368MPa?s=8.525kg/（m?h） ?L2=2.596MPa?s=9.344kg/（m?h）④解析液与填料的表面张力
解析液：?=43.617-0.114t mN/m 则?1=32.217 mN/m=417532kg/h2
?2=40.767 mN/m=528340 kg/h
2
填料：?c=33 mN/m=427680 kg/h2（聚乙烯填料） ⑤气体对数平均分压
塔底压力Pt1=0.1013MPa
塔顶压力：取塔内压降为0.5kgf/cm2，（合49044Pa）
Pt2=101310-49044=52266Pa≈0.05226 MPa。 PB1= Pt1 (1-yCO2,1)=0.1013(1-0)=0.1013 MPa PB2= Pt2 (1-yCO2,2)=2.75(1-0.05)=2.736 MPa ⑥气体的摩尔流率
VM1=VM2=
59962 ?457.78kmol/（m2?h）22.4?5.0118737 ?150.57kmol/（m2?h）22.4?5.0⑦填料的当量直径
dp=4?at?4?0.9/106.4?0.03383m ⑧气相传质系数
?dpV?kG?1.195???1???????G??0.36?2/3??G????D?GG??0.36?VM??? 10P?BM??2/3?0.03383?452.39?kG1?1.195??0.2838?1?0.90??????0.2838??????0.5970?0.0052??757.78???? 10?2.3577??