【正文】 因此只有在互溶范圍內，溶劑蒸氣才能有效溶于水中。 循環(huán)洗滌法是指水中溶劑濃度在控制指標以下時，用泵輸送到回收塔中連續(xù)循環(huán)，使氣體中的溶劑蒸汽不斷溶于循環(huán)稀液內，直到稀液中溶劑濃度達到控制指標時才注入循環(huán)溶劑中 回收常解氣、汽提氣中碳酸丙烯酯霧沫的稀液，當在洗滌塔中循環(huán)濃度達～ 12%時，即加入至中間貯槽中回收作碳酸丙烯酯補充使用。當碳酸丙烯酯溶液 中有雜物時，設計中設有碳酸丙烯酯過濾器，將雜物濾出，以保證生產(chǎn)正常進行。 在碳酸丙烯酯脫碳過程中，有氣 液物料的升壓和降壓過程，為了合理采用工藝本身的能量，在流程上，應考慮相應的能量回收裝置。 在整個工藝流程中，要適當調節(jié)吸收氣液比，吸收氣液比是指單位時間內進吸收塔的原料氣體積（標態(tài)）與進料貧液體積（工況下）之比，該比值在某種程平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 7 度上也是反映生產(chǎn)能力的一種參數(shù)。由于單位體積溶劑在一定條件下，所吸收的酸性氣體量基本為一定值，因而在其他條件不變的情況下，凈化氣中二氧化碳凈化度明顯的隨著氣液比的減少而增加。 對填料塔而言，加大氣液兩相的接觸面積可以提高吸收飽和度，加大氣液接觸面積的措施一般可通過增大填料容量或選擇比表 面積較大的填料來實現(xiàn)。提高R 值之后雖然可降低溶劑循環(huán)量，但也必須考慮 R 值增加后，相應的塔高也將增加，這樣，在工程設計中，應針對具體工況進行技術經(jīng)濟比較后再選取合理的 R值，工業(yè)上，吸收飽和度 R 值一般取 70～ 80%之間。 對于整個工藝過程，氣體的凈化程度也是一項重要的指標，溶劑貧度主要對氣體凈化程度有影響。溶劑貧度是指再生溶劑中某關鍵組分含量大小，以氣體標準體積 /體積溶劑表示，在脫碳工藝中，關鍵組分為二氧化碳，溶劑貧度是指二氧化碳在貧液中的含量。溶劑貧度的大小主要取決于汽提過程的操作。當操作溫度確定后，在氣液相 有充分接觸面積的情況下，溶劑貧度與惰性氣量有直接關系，汽提氣液比愈大，則溶劑貧度值愈小，但不能過分的加大汽提氣液比。這樣會增加經(jīng)濟負擔。惰性氣量究竟以多少為宜，以滿足溶劑貧度的要求為準。在實際生產(chǎn)中，常壓閃蒸后的溶劑中，一般二氧化碳含量為 ～ (標 )/m3 溶劑左右。 此時，汽提氣液比控制在 6～ 12 即可，使 C1 達到所需程度。 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 8 三 工藝計算 入塔原料氣有關數(shù)據(jù) （ 1）變換氣組成 (其他組分被忽略 ) 成分 CO2 CO H2 N2 CH4 合計 % 100 m3 40000 kmol （ 2）要求出塔凈化氣中 CO2 的濃度不超過 % （ 3） PC 吸收劑的入塔濃度根據(jù)操作情況選取 （ 4）氣液兩相的入塔溫度均為 35℃ （ 5）操作壓強為 （ 6）吸收劑選為：碳酸丙烯酯（以下簡稱 PC）， PC 的摩爾質量為 碳酸丙烯酯水溶液的 部分性質（ 35℃ ） PC 在水中的濃度 mol% 溶液焓 J/mol 密度 g/cm3 粘度 Mpa﹒ s 碳酸丙烯酯在不同溫度下的粘度 溫度， ℃ 運動粘度mm2/s 溫度 ℃ 運動粘度mm2/s 溫度 ℃ 運動粘度mm2/s 50 8 25 40 6 30 30 3 40 20 0 45 15 11 50 10 20 60 有關參數(shù)計算 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 9 變換氣量 40000m3/h 表 1 變換氣的組成及分壓 成分 CO2 CO CO N2 CH4 合計 體積百分數(shù) (%) 100 組分分壓 (MPa) (kg/cm2) (atm) PC 的密度與溫度的關系 ? = － 35℃ 時： ? L2 = 1187kg/m3 37℃ 時： ? L1 = 1185kg/m3 CO2在 PC 中的溶解度關系 因為是高濃度氣體吸收，故吸收塔內 CO2 的溶解熱應考慮，假設出塔氣、入塔液的溫度相同，都為： TV2=35℃ ，出塔液的溫度： TL1=37℃ 吸收飽和度： 80% 用物料衡算和熱量衡算驗證上述假設溫度 碳酸丙烯酯在 35℃ 時的溶解度 X 2co ： lg X 2co = lgP 2co + － lg X 2co = + 35? － lg X 2co = X 2co = = 434 22. 4 11871 102. 09??? = 式中： 1187— 出塔溶液的密度（近似取純 PC35℃ 時的密度） 35℃ 時 PC 蒸汽壓 （查 [4]為 ）與操作總壓 ()及 CO2 的氣相分壓 ( MPa)相比很小，故可認為 PC 不揮發(fā)。 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 10 PC 的粘度： 35℃ 時：㏒ ? L= + ? = + 308 ? = 所以 ? L= ? s 37℃ 時：㏒ ? L= + ?= + 310 ?= 所以 ? L= mpa? s 物料衡算 各組分在 PC 中的溶解量 查得在操作總壓力為 、操作溫度為 35℃ 下各組分在 PC 中的溶解度，并取相對吸收飽和度均為 80%，如下表 2： 表 2 組分溶解度與溶解氣體組成的體積百分數(shù) 成分 CO2 CO N2 H2 CH4 合計 組分分 壓（ MPa） 溶解度（ m3/m3PC） 溶解量（ m3/m3PC） 溶解氣組成的體積百分數(shù)（ %） 因溶解氣中的 CO2 占到 %，其他氣體在 PC 中的溶解度很小，可將多組分的吸收簡化為單組分的吸收。 當汽液達到平衡時： 進塔氣相摩爾比： Y1= 11 ???? yy 出塔氣相摩爾比： Y2=Y1(1 A? )=() 進塔惰性氣體流量： )2 84 (352 732 00 0 0 ????BV=對于純溶劑吸收 X2=0 由 VB(Y1Y2)=L(X1X2) 得 : X1= 3 )( ?= 設 PC 溶劑中 CO2 殘量為 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 11 PC 對 CO2 的實 際溶解能力為： － ＝ Nm3/m3PC 溶劑夾帶量： 以 Nm3/m3PC 計，各組分被夾帶的量如下 溶液帶出的氣量 33233332332 CO : 0 .0 5 6 8 6 1 1 .0 4 1 1 .0 9 6 9 N m /m PC 9 5 . 7 0 % CO : 0 .0 0 2 4 0 .0 2 9 2 0 .0 3 4 8 N m /m PC 0 . 30% H : 0 .1 0 4 8 0 .1 6 0 .2 6 4 8 N m /m PC 2 .2 8 % N : 0 .0 3 4 0 .1 4 4 0 .1 7 8 N m /m PC 1 .5 4 % ????????33433CH : 0 .0 0 2 0 0 .0 1 9 2 0 .0 2 1 2 N m /m PC 0 .1 8% : 1 1 .5 9 2 5 N m /m PC 1 0 0 %??? 出脫碳塔凈化氣量 V1— 進塔總氣量 hNm/3 V2— 出塔總氣量 hNm/3 V3— 溶液帶出的總氣量 hNm/3 y y y3 分別表示 CO2 相應的體積分率 對 CO2 作物料衡算有： V1=V2+V3 V1y1= V2y2+ V3y3 聯(lián)立得： hNmVVVhNmyy yyVV/ 8 7 1 2 824 0 0 00/ 1 2 )(4 0 0 00)(33123232113??????? ?????? PC/ m＝:CHPC/ m＝ :NPC/ m＝:HPC/ m＝:COPC/mNm ＝:CO33433233233332平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 12 計算 PC 循環(huán)量 因每 1m3PC 帶出的 CO2 為 ，有： hk m o lhkghmyvL// 333??????? 操作的氣液比為： 331 / 7 34 0 0 0 0 mNmLv ?? 帶出氣體的質量流量 夾帶氣量： 6 0 9 7 3 ?? hNm/3 夾帶氣的平均摩爾質量： 1M =44+28+2+28+16 =夾帶氣的質量流量： hkg / ??? 溶解氣量： hNm /1 9 1 0 8 86 0 9 1 2 8 2 3?? 溶解氣的平均摩爾質量： Ms =44+28+2+28+16 = kg/kmol 溶解氣的質量流量： hkg / ??? 帶出氣體的總質量流量： += 驗算凈化氣中 CO2含量 吸收液中 CO2 殘量為 ，凈化氣中 CO2 的含量 取脫碳塔阻力降為 03kgf/cm2，則塔頂壓強為 2/ cmk g f?? 此時 ， CO2 的分壓為： aCO kPcmk g fP 2 ???? ， 與此分壓呈平衡的 CO2 液相濃度為： 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 13 pcmcoNmpcmcoNmk m ol P Ck m ol C O3233232COCOCO/1192/ lg 40112 lg 222?????????????? 1192— 吸收液在塔頂 35℃ 時的密度，近似取純 PC 液體的密度 計算結果表明，要使出塔凈化氣中的 CO2 濃度不超過 %，則入塔吸收液中 CO2的極限濃度可達 ,本設計取值在其所需求的范圍之內，故選值滿足要求 出塔氣體的組成 出塔氣體的體積流量應為