【正文】 ???????? ? ? ? ?????? ? ???? ? ? ??????? 液相擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算如下： 依文獻(xiàn) [4]式（ 8— 25），得 甲醇的摩爾體積為： 34 14 .8 4 3. 7 7. 4 37 /A C H OV V V V c m m ol? ? ? ? ? ? ? ? 締合因子 α 水 = 按式（ 8— 25）計(jì)算液相擴(kuò)散系數(shù)為： ? ?? ?21281825 2 9 27. 4 107. 4 10 2. 6 18 34 30. 38 4 375. 18 10 ( / ) 5. 18 10 ( / )H O BLAMTDVc m s m s????????? ? ???? ? ? ? 氣相及液相流速為： 226 0 5 .2 2 0 .1 5 / ( )3 6 0 0 1 .1 3 0 42 3 1 1 .5 7 0 .5 7 / ( )3 6 0 0 1 .1 3 0 4GLG k g m sG k g m s??? ? ??????? ? ???? 依文獻(xiàn) [1]式（ 6— 45）得 氣相傳質(zhì)系數(shù)為： 10 .7 3 1 . G G t GG t G G GG a Dk a D RT? ???? ? ? ? ??? ? ? ? ? ????? ? ? ? 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 式中， ? 為填料的形狀修正系數(shù)，本設(shè)計(jì)中 ? 取 則 ? ?5 35667620 .1 5 2 .5 1 00 .2 3 71 0 9 .2 2 .5 1 0 1 5 .5 2 3 3 .3 6 1 01 0 9 .2 3 .3 6 1 01 .4 58 .3 1 4 3 4 30 .2 3 7 1 6 .5 2 0 .7 8 3 1 .2 8 1 0 1 .5 0 4 90 .5 9 1 0 /Gkk m o l m s k P a???????????? ????? ? ? ??? ????????????? ? ? ? ? ???? ? ? ??? 液相傳質(zhì)系數(shù)可依文獻(xiàn) [1]式（ 6— 46）和式（ 6— 40）計(jì)算，其中， 查文獻(xiàn) [1]表（ 6— 11），得 臨界表面張力 75 /c dyn cm? ? 則 2 222 322275 860 .46 7 10 6999 6 1 7 98 210 84 10 799 6 46 10 10 cLtLLtLLLtGagGaGa???????????? ????????????? ? ? ????? ? ? ??? ? ? ??? ?????? ?????????? ????? ?? ? ????? 37 8?? 由文獻(xiàn) [1]式（ 6— 40），得 2 221 e xp c L tLLwt t L L L tGaGGaaa g a?? ? ? ? ??????? ? ? ?????????? ? ???? ? ? ??????? ??? ? ? ?????（ 3— 7） 填料潤濕表面積： ? ?? ?21 0 9 . 2 1 e x p 1 . 4 5 1 . 1 8 1 . 2 9 8 2 1 . 8 6 9 0 . 1 3 7 84 7 . 6 ( / )wamm? ? ? ? ? ? ?? 由此可以由文獻(xiàn) [1]式（ 6— 46）計(jì)算液相傳質(zhì)系數(shù) 則，液相傳質(zhì)系數(shù)為： 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 2 3 312 33 33394 10 10 10 10 10 ( / )L L LLw L L L LGgkaDms???? ? ?????????? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ???? ? ?? ? ? ???? ? ? ??? ? ? ? ??? 將得到的傳質(zhì)系數(shù)換算成以摩爾分?jǐn)?shù)差為推動力的傳質(zhì)系數(shù) 6 63435 1 0 0 .5 9 1 0 4 7 .6 0 .1 4 0 / ( )10005 3 .4 1 .9 7 1 0 4 7 .6 0 .5 0 0 7 / ( )y G wx L wk a P k a k m o l m sk a Ck a k m o l m s??? ??? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ??? 其中， C 為液相總濃度 39 9 1 .4 6 5 3 .4 ( / )1 8 .5 6C km o l m?? 于是，由文獻(xiàn) [1]式（ 6— 36），得 氣相總傳質(zhì)單元高度為： OG y y xG G G mH K a k a k a? ? ? （ 3— 8） 其中，氣相流率為： 2 2 20 . 1 50 . 1 5 / ( ) / ( ) 0 . 0 1 6 6 / ( )9 . 0 3 8GG k g m s k m o l m s k m o l m s? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 則 0 . 0 1 6 6 0 . 0 1 6 6 1 . 2 4 0 . 1 1 8 6 0 . 0 4 1 1 1 0 . 1 5 9 7 ( )0 . 1 4 0 0 . 5 0 0 7OGHm?? ? ? ? ? 考慮到計(jì)算偏差，實(shí)際上取 5 597 996 ( )OGHm? ? ? 傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算 全塔的物料衡算方程為： 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 1 2 1 2( ) ( )nG nLq y y q x x? ? ? （ 3— 9） 依據(jù)該方程可以確定吸收塔底水中甲醇的組成為： 441 1 2 2 6 6 . 9 6( ) ( 0 . 0 9 9 1 9 . 9 1 1 0 ) 5 1 0 0 . 0 5 3 21 2 4 . 5 5nGnLqx y y xq ??? ? ? ? ? ? ? ? ? 于是，可以計(jì)算該塔的塔底、塔頂以及平均傳質(zhì)推動力分別為： 1 1 14 4 42 2 24312142 991 4 532 331 3 1 10 4 5 10 1 10 331 3 1 10 93 10 1 10eemy y yy y yyyyyy? ? ????? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ???? 根據(jù)文獻(xiàn) [1]式（ 6— 55）求得吸收過程的傳質(zhì)單元數(shù)為： 41230 . 0 9 9 1 9 . 9 1 1 0 1 3 . 4 57 . 2 9 3 1 0OG myyN y??? ??? ? ??? 填料層高度確定 依據(jù)文獻(xiàn) [1]式（ 6— 34）可以計(jì)算填料層高度 則 996 13. 45 9( )O G O Gh H N m? ? ? ? ? 考慮到恩田公式最大偏差為 25%? ，為安全計(jì)取設(shè)計(jì)填料層高度為： h 設(shè)計(jì) = ? ?1 25%h?? 則 h 設(shè)計(jì) = 1. 25 2. 69 3. 36 ( )m?? 故本設(shè)計(jì)中填料層高度取為 4m 查文獻(xiàn) [3]表（ 5— 16），對于階梯環(huán)填料，m a x8 ~ 1 5, 6h hmD ?? 本設(shè)計(jì) 取 8hD? 則 8 1200 9600h mm? ? ? 計(jì)算得填料層高度為 4000mm，故不需要分段。 代入得 7 3 0 9m i n)(m i n ???? taLwU )/( 23 hmm ? 實(shí)際液體噴淋密度由文獻(xiàn) [3]式（ 5— 39），得 D? （ 3— 6） 式中， U— 液體噴淋密度， )/( 23 hmm ? ； Lh— 液體噴淋量， hm/3 ；本設(shè)計(jì) Lh= hm/3 D— 填料塔直徑， m。L—— 液體粘度， mPa at—— 填料總比表面積， m2/m3。m = mPai—— i組分的液體粘度， mPam—— 混合液的粘度， mPaL—— 液體溫度為 T 時(shí)的粘度， mPa s 40℃時(shí)水的粘度為 ： mPa 330 .9 6 1 0 1 0 .0 4 7 8 6 .4 6 7 4 9 9 1 .4 6 ( / )k g m? ? ? ? ? ? ? 則體積流量為： 3 4 32 3 1 1 . 5 7 2 . 3 3 1 5 ( / ) 6 . 4 7 6 4 1 0 ( / )9 9 1 . 4 6vLq m h m s?? ? ? ? 塔徑的計(jì)算 塔 底的氣相負(fù)荷和液相負(fù)荷均較塔頂大，為此，以塔底的氣、液參數(shù)計(jì)算塔徑。 該吸收過程處理量不大，所用的塔徑不會太大，以采用填料塔較為適宜，并選用公稱直徑為 50mm 的鋼質(zhì)階梯環(huán)塔填料，填料方式選為散裝填料，其主要性能參數(shù)如下： 表 31 選用 ? 50mm 的鋼質(zhì)階梯環(huán)填料 公稱直徑/mm 外徑 ?高 ?厚（ mm?mm?mm） 比表面積 at/ （ 32/mm ） 孔隙率ε /（ 33/mm ） 個(gè)數(shù)n/1/m3 堆積密度ρ p/ 3/mkg 填料因子? 1?m 50 50?30? 11600 400 以上數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn) [1] 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 吸收劑用量的確定 吸收劑用量可以根據(jù)過程的物料衡算，依據(jù)最小液氣比確定，依據(jù)混合氣組成情況可知 : 吸收塔的進(jìn)出口氣相組成如下： y1= 42 (1 9) 99 1 1 10y ? ? ? ? ? 吸收塔液相進(jìn)口的組成應(yīng)低于其平衡濃度，該系統(tǒng)的相平衡關(guān)系可以表示為： y=mx 由甲醇 —— 水氣液平衡組成與溫度的關(guān)系表查得： (參考文獻(xiàn) [2]) 當(dāng)溫度為 70℃時(shí)，甲醇液相組成為 %,氣相組成為 % 則 甲醇在該溫度下的相平衡常數(shù)為： 8 4 .9 2 1 .2 46 8 .4 9ym x? ? ? 則系統(tǒng)相平衡關(guān)系可以近似表示為： ? 于是可得吸收塔進(jìn)口液相的平衡濃度為 4*422 9 .9 1 1 0 7 .9 9 1 01 .2 4 1 .2 4yx? ??? ? ? ? 吸收劑入口濃度應(yīng)低于 ?? ,其值的確定應(yīng)同時(shí) 考慮其吸收和解吸的操作，兼顧兩者，經(jīng)優(yōu)化計(jì)算后方能確定，這里?。? 42 5 10x ??? 氣體混合物的平均分子量為： 0 . 0 9 9 1 3 2 0 . 1 0 5 3 2 8 0 . 0 3 1 6 4 4 0 . 7 6 4 0 29 . 0 3 8 ( / )M k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ?? 315 00 ( / )1500 66 .9 6( / )22 .466 .9 6 9. 03 8 60 5. 22 ( / )vnGmGq m hq k m ol hq k g h?????? 北方民族大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè) 2021 屆