【文章內(nèi)容簡介】 C 時凈化氣中 CO2 的含量 取脫碳塔阻力降為 ，則塔頂壓強為 = kgf/cm2，此時CO2 的分壓為 0 8 0 ???COp kgf/cm2，與此分壓呈平衡的 CO2 液相濃度為： glo g 22 COCO ??? TpX 11 PC/1 1 9 3/ 0 22 2 . 40 . 0 0 0 8 2 5 7/ k m o l P Ck m o l C O0 0 0 8 2 5 0 8 1 0 3 4 40 8 0 o gl o g3233232COCO22??????????XX 式中： 1193 為吸收液在塔頂 30℃時的密度，近似取純 PC 液體的密度值。計算結(jié)果表明， 當(dāng) 出塔凈化氣中 CO2的濃度不超過 %， 那 入塔吸收液中 CO2的極限濃度 不可超過 Nm3/m3PC，本設(shè)計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： = 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。 CO2： 23908 =CO： 23908 =H2： 23908 =N2： 23908 =計算數(shù)據(jù)總表 氣液比 入塔氣體平均分子量 溶解氣體平均分子量 PC中的溶解量 (溶解氣量及其組成） 40℃ 組分 CO2 CO H2 N2 總量 出脫碳塔凈化氣量 進塔帶出氣量 (V1)Nm3/h 出塔氣量 (V2)Nm3/h 溶液帶出的總氣量 (V3)Nm3/h 23908 12 溶解度， Nm3/m3PC 溶解量， Nm3/m3PC 溶解體積流量 Nm3/h 溶解氣所占的百分數(shù) % 出塔液相帶出氣量及其組成 40℃ 溶解量， Nm3/m3PC 體積流量 Nm3/h 溶解氣所占的百分數(shù) % 入塔氣相及其組成 30℃ 體積流量 Nm3/h 25026 溶解氣所占的百分數(shù) % 出塔氣相的組成 35℃ （修改后） 體積流量 Nm3/h 溶解氣所占的百分數(shù) % 入塔液相及其組成 30℃ 體積流量 Nm3/h 溶解氣所占的百分數(shù) % 100 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)通過熱量衡算對出塔溶液的溫度進行校核，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 40℃。具體計算步驟如下： pVC 因未查到真實氣體的定壓比熱容，故借助理想氣體的定壓比熱容公式近似計算。理想氣體的定壓比熱容： 32 TdTcTbaC iiiipi ???? ，其溫度系數(shù)如下表： 系數(shù) a b c d Cp1（ 30℃） Cp2（ 32℃） CO2 102 105 109 CO 102 106 109 H2 103 106 109 N2 102 106 109 13 表中 Cp 的單位為（ kcal/kmol℃） /（ kJ/kmol℃） 進出塔氣體的比熱容 Ck J / k m o 2 2 7 2 1???????????? ? ipipV yCC Cpv2=∑ Cpiyi = + + + = KJ/Kmol℃ pLC 溶解氣體占溶液的質(zhì)量分率可這樣計算： 質(zhì)量分率為 ? ? % 1 1 8 4 2 ???? 其量很少，因此可用純 PC 的比熱容代之。本設(shè)計題目中 ? ?1 .3 9 0 .0 0 1 8 1 1 0plCt? ? ? kJ/kg℃ ? ? ? ?1 1 . 3 9 0 . 0 0 1 8 1 1 0 1 . 3 9 0 . 0 0 1 8 1 4 0 1 0 1 . 4 4 4 k J / k g CpL ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? Ck J / k 0 1 8 0 1 8 ????????? tC pL 文獻查得 tC pL 0 0 0 9 8 6 4 9 ?? kJ/kg℃ ,據(jù)此算得： ?pLC kJ/kg℃； ?pLC kJ/kg℃ 本設(shè)計采用 前 者。 sQ 1 2 9 9 ????H? kJ/kmolCO2 文獻查得 146542CO ?H? kJ/kmolCO2（實驗測定值） 本設(shè)計采用后者。 CO2在 PC 中的溶解量為 = 14 故 Qs=14654 =（修改后） 1LT 設(shè)出塔氣體溫度為 35℃ ，全塔熱量衡算有： 帶入的熱量（ QV1+QL2） + 溶解熱量（ Qs） = 帶出的熱量（ QV2+QL1） Qv1=V1Cpv1(Tv1－ T0)=23908 30/= kJ/h QL2=L2CpL2(TL2－ T0)= 1193 30=Qv2=V2Cpv2(Tv2－ T0)= 35/=QL1=L1CpL1(TL1－ T0)= TL1=式中： L 1 = 1193+( ) ++=+ TL1=℃≈ 32℃ 現(xiàn)均按文獻值作熱量衡算，即取 ?pLC kJ/kg℃； ?pLC kJ/kg℃ Qv1=V1Cpv1(Tv1－ T0)=25026 30/=QL2=L2CpL2(TL2－ T0)= 1193 30=Qv2=V2Cpv2(Tv2－ T0)= 35/=QL1=L1CpL1(TL1－ T0)= TL1=式中： L 1 = 1193+( ) ++=+ T L1=℃ 與理論值比較后，取 T L1=℃ 終的衡算結(jié)果匯總 15 出塔氣相及其組成（ 35℃） V2=CO2 CO H2 N2 Nm3/h % QV2= 入塔液相及其組成（ 30℃） L2=CO2 CO H2 N2 Nm3/h % QL2= 入塔氣相及其組成（ 30℃） V1=25026 Nm3/h CO2 CO H2 N2 25026 Nm3/h % QV1= 出塔液相帶出氣量及其組成（ 40℃） L1=CO2 CO H2 N2 Nm3/h % 脫 碳 塔 溶解氣量及其組成（ 40℃） L1=CO2 CO H2 N2 Nm3/h % Qs= 16 四、設(shè)備的工藝與結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算 1 確定塔徑及相關(guān)參數(shù) uVD s?4? ? ? Fuu ~? 塔底氣液負荷大，依塔底氣液負荷條件求取塔徑 采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖法求取泛點氣速 Fu ，并確定操作氣速。 入塔混合氣體的質(zhì)量流量 V’=(25026247。 ) = kg/h 為入塔混合氣 體的平均分子量 為出塔混合氣體的平均分子量 k g / k m o l2 0 2 7 2 ?????????mM Mm2 = 44? +28? +2? +28? = 塔底吸收液的質(zhì)量流量 L’=入塔混合氣的密度（未考慮壓縮因子） ? ? ? ? 361 k g / 0 38 3 1 4/2 0 ?????? RTpM mV? 吸收液的密度 3kg/m1184?L? （ 40℃ ） 吸收液的粘度，依下式計算得到： o g ????????? TL? ?L? mPa s（平均溫度 35℃時的值 ） 選 50gD mm 塑料鮑爾環(huán)（米字筋），其 濕 填料因子 1m120 ??? ，空隙率 ?? ，比表面積 32 /?ta ， BainHougen 關(guān)聯(lián)式常數(shù) ?? KA ， 。 （ 1）選用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖法求解 Fu 關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)： （ ? v/? l） ’/V’=() 17 查 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖得縱坐標(biāo)值為 ，即： ? ? 0 0 2 6 1 8 1 2 01 1 8 4/1 0 0 0 ????????????? FLLVF ugu ????? m/?Fu （ 2）選用 BainHougen 關(guān)聯(lián)式求解 Fu 8/14/1328/14/1321184 2 5 7 7 1 4 5 3 0 1184lg???????