【文章內(nèi)容簡介】 入塔氣體的體積流量與 PC 帶走氣體的體 積流量之差： CO2： 40000110969=℅ CO： 40000=℅ H2： 40000=℅ N2： 40000=℅ CH4： 40000=3830372Nm3/h ℅ 出塔氣的平均摩爾質(zhì)量： 2 4 4 0 . 0 1 2 8 2 8 0 . 0 1 6 2 0 . 7 2 5 4 2 8 0 . 2 3 2 5 1 6 0 . 0 1 3 3 9 . 1 8 /M k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?出塔氣的質(zhì)量流量： LV2=28722247。= 熱量衡算 在物料衡算中假設出塔液相的溫度為 37℃ ,出塔氣相的溫度為 35℃ ，現(xiàn) 通過熱量衡算對假設的溫度進行校核。 混合氣體的定壓比熱容 CPV 真實氣體的定壓比熱容難以查到，氣體的壓力并不很高，所以借助理想氣平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 14 體的定壓比熱容公式 近似計算，計算公式為： CPi=ai+biT+ciT2+diT3,其溫度系數(shù)如下表 3： CP 的單位為（ kcal/kmol﹒ ℃ ） /(KJ/ kmol﹒ ℃ ) 表 3 各氣體組分定壓比熱容公式中的溫度系數(shù) 組分 溫度系數(shù) 定壓比熱容 a b c d CP1(37℃ ) CP2(35℃ ) CO2 102 105 109 CO 102 106 109 H2 103 106 109 N2 102 106 109 CH4 102 106 109 CPV1= iPiyC? =+++ + =﹒ ℃ CPV2= iPiyC? =+++ + =﹒ ℃ 液體的比熱容 CPL 溶解氣體占溶液的質(zhì)量分率： 1187 )( ?? = 1187— 35℃ 純 PC 的密度 其量很少，因 此可用純 PC 的密度代替溶液的密度 文獻 [4]查得純 PC 的定壓比熱容與溫度的關系式： CPL=+（ t10） 算得： 35℃ 時： CPL1= KJ/kg﹒ ℃ 37℃ 時： CPL2= KJ/kg﹒ ℃ CO2的溶解熱 QS 從 [7]文獻查得 2Hco? =14654kg/kmolco2 2co?=平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 15 CO2 在 PC 中的溶解量為： =8602Nm3/h=故 QS=14654=5627136KJ/h 出塔溶液的溫度 TL1 全塔物料衡算 帶入的熱量（ Qv1+ Qv2） +溶解熱量（ QS） =帶出的熱量（ Qv2+ QL1+ QV 夾 ） 原料氣帶入量 Qv1=V1CPV1(TV1T0)=40000/35=1963750KJ/h 溶劑帶入量 溶劑中 CO2 殘余量： =57303kg/h QL2=L2C PL2(TL2T0)=(1154989+57303)35 =57674114 KJ/h 溶解熱： QS=5627136KJ/h 凈化氣帶出熱： Qv2=V2C PV2(TV2T0)=28722/35 =1310441 KJ/h 富液帶出熱： QL1= L1C PL1(TL1T0) L1=1154989++= kg/h 所以， QL1= TL1= TL1 KJ/h 夾帶熱： QV 夾 =(TL1T0)=熱量平衡： 1963750+57674114+5627136=1310441+ TL1 得： TL1=℃ 所以， QV 夾 = KJ/h QL1=1963750+57674114+=63944218 KJ/h 求得溫度與假設相近， 可以接受 最終衡算結(jié)果 輸入項 入塔氣及其組成（ 35℃ ） V1=40000Nm3/h=40000/=Qv1=1963750 KJ/h 1M = 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 16 CO2 CO H2 N2 CH4 Nm3/h 40000 100% 入塔液及其組成（ 35℃ ） L2=1154989+=QL2=57674114kg/h CO2 CO H2 N2 CH4 Nm3/h — — — — CO2 的溶解熱 VCO2=9602Nm3/h=QS=5627136KJ/h Gi=V1+L2=1189150kg/h Qi= Qv1+QL2+QS=65265000KJ/h 輸出項 出塔氣及其組成（～ 35℃ ） V2=Qv2=1310441KJ/h 2M = CO2 CO H2 N2 CH4 Nm3/h 28722 100% 出塔液及溶解氣組成（ 37℃ ） L1=QL1=63944218KJ/h SM = CO2 CO H2 N2 CH4 Nm3/h 100% 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 17 出塔液夾帶氣組成（ 37℃ ） V 夾 =QV 夾 =夾M = CO2 CO H2 N2 CH4 Nm3/h 100% G0=V2+L1= kg/h Q0=QV2+QL1+QV 夾 =65265000 KJ/h 總結(jié) （ 1）通過對脫碳填料塔的物熱衡算知，碳酸丙烯酯脫碳為高濃度、多組分、非等溫的物理吸收過程， PC 除了要吸收 CO2 外，對其他氣體都有不同程度的溶解吸收作用，因 CO、 H N CH4 等氣體在 PC 中的溶解度比 CO2 小得多（其總量不超過 5%）故可以將多組分吸收的問題簡化為單組分吸收的計算，所致誤差工程上可以接受 （ 2） CO2 在 PC 中的溶解熱不能被忽略，因此，在吸收塔內(nèi)存在一個溫度分布，在塔的各個截面上，其相平衡常數(shù)各 不相同，塔內(nèi)的溫度分布可通過物熱衡算算出。 （ 3）在衡算過程中，雖然有些簡化假設，但衡算結(jié)果與生產(chǎn)實際基本相符，所以可作為吸收塔設計的計算依據(jù)。 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 18 四 主設備計算 工業(yè)上使用填料塔較普遍，本工藝計算方法按填料塔計算 經(jīng)比較，選 DG50mm聚丙烯階梯環(huán)（米字筋）， 查 文獻 [5]，得 ： A=，干填料因子3?a=, 比表面積 at=已知條件；進塔變換氣量 40000Nm3/h 碳酸丙烯酯循環(huán)量 脫碳塔操作壓力 物性數(shù)據(jù) 混合氣體的重度： nini iG TZYMPT)(10 ???? 式中 G? — 混合氣體的密度， kg/m3 T0— 標準狀態(tài)下溫度， T— 混合氣體溫度， K P— 混合氣體壓力， atm Zn— 壓縮系數(shù)， Zn =1 Mi— 混合氣體中 i氣體分子量 Yi— i氣體在混合氣體中的 mol% ??ni iiYM1 = ?? ???G? =3 混合氣體的粘度： ?????niiiniiliiGMyMy11)()(?? 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 19 mogili T )(?? ? Li? — i氣體粘度， cp ogi? — i氣體在 0℃ ，常壓時的粘度， cp m— 關聯(lián)式指數(shù) 0℃ 時常壓氣體的粘度 ogi? 如下表： 氣體 CO2 CO H2 N2 CH4 ogi? (mpa﹒ s) 102 102 102 102 關聯(lián)式指數(shù) m如下表： 氣體 CO2 CO H2 N2 CH4 m值 計算得：2co?=102mpa﹒ s co? =102mpa﹒ s 2H?=102mpa﹒ s 2N?=102mpa﹒ s 4CH?=102mpa﹒ s 1 )( ini ili My?? ?=102 得： )(222 COCOco My ?=102 )( COCOco My ? =102 )( 222 HHH My ? =102 )( 222 NNN My ? =102 )( 444 CHCHCH My ? =102 ??ni ii My1 )( = 得： )(22 COCO My= )( COCO My = )(22 HH My= )( 22 NN My = )(4 CHCH My = 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 20 所以 G? = 2??=102 mpa﹒ s 二氧化碳的擴散系數(shù)： 先由雙元擴散系數(shù)關聯(lián)式求出 CO2 氣體在 i氣體中的擴散系數(shù)，然后再求 CO2 在混合氣體中的擴散系數(shù) 由公式： 23131])()[()11(222iCOiCOCO VVPMMTD?? ??? 式中： ?2)( COV、 ?iV)(— CO2 氣體、 i氣體的分子擴散體積，見下表 氣體 CO2 CO H2 N2 CH4 分子擴散體積 ?V 由表得： COCOD ?2= 22 HCOD ?= 22 NCOD ?= 42 CHCOD ?= 二氧化碳在氣體中的擴散系數(shù)： 3 9 2 8 4 1 22 ?????? ?ni iCOiCOGDyyD =103m2/s 計算得：COCOCODy?= 22HCOHDy?= 44NCONDy?= 44CHCOCHDy?= 二氧化碳在碳酸丙烯酯中的擴散系數(shù)： DL=108LT? =108308/ =105cm2/s=109m2/s 二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度系數(shù)： H=22COPCcoL PM x?? 平頂山工學院學士學位畢業(yè)設計 21 由物熱衡算知： 2COP= ?2cox= 所以， H=(kpa﹒ m3) 脫碳塔泛點速度計算： Lg[ 32 )(LLGF agW ???? ] =A－ 8141 )