【正文】 泛點(diǎn)氣速和操作氣速 已知量：入塔氣： V1=213900 Nm3/h=192968kg/h， ρG1=， M1=， 30℃ 出塔氣 ： V2=151700 Nm3/h=74427 kg/h， ρG2= kg/m3， M 2=， 30℃ 出塔液 ： L1=4459560+117552+1476=4578590kg/h， ρL1=1187kg/m3 ， Pt1= 入塔液 ： L2=4459560+1476=4461040kg/h， ρL2=1192 kg/m3 ， 30℃ ， Pt2= 黏度 ： 由公式 logμ=+（ ） 得 ： μL1=s=（ ms=（ m 泛點(diǎn)氣速 uF 可由 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖或 BainHougen 關(guān)聯(lián)式求取，現(xiàn) 按 BainHougen 關(guān)聯(lián)式 計(jì)算泛點(diǎn)率 關(guān)聯(lián)式求解 uF。 將入塔流量 Vs= m3/s 分為兩股，分別進(jìn)入兩個(gè) 塔內(nèi)，則每個(gè)塔的入塔流量為 Vs=。 取最小潤濕速率為： 3W m in 8m / m hL ??（ ） （ ） 23t /ma ? 所以 L 噴， min=（ MWR） ta == m3/（ m2/h） L 噴 =2289295kg/h= 2289295 / 1192 ?＞ m3/（ m2/h） 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用 D= 合理。s ） 又溶劑的蒸汽壓很低，忽略溶劑的蒸發(fā)與夾帶損失，并視作為恒定不變，那么有 L′=2229780/（ 3600） =（ m2溫度分布可利用各區(qū)間的熱量衡算求出?！?）； t = tn1+（ xnxn1）。 表 傳質(zhì)推動(dòng)力及其倒數(shù)計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 y102 x102 y*102 Ti， K ??? yy1f 在 y2至 y1 之間做偶數(shù)等分，對(duì)每個(gè) y 值算出對(duì)應(yīng)的 f（ y） = 11 ey?，然后按《化工原理》 [13]中公式（ 887）的 Simpson 法求積：0 ()nyy f y dy? =3? （ f0+4f1+2f2+4f3+2f4+… +2fn2+4fn1+fn） 式中的步長： ? 0 nyyn?? 0 *nyy dyyy??（ ）= 123yyn?[f0+ f10+ (2 f2+ f4+ f6+ f8) +4(f1+ f3+ f5+ f7+ f9)] = 3 10??[（ +） +2+4] = 2111 1 1 0 .0 0 5ln ln2 1 2 1 0 .2 8yy? ????= NOG=+= PC 吸 CO2 傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算 采用 PC 吸 CO2 的專用公式對(duì) CO2傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算 [14]： 氣相 ： kG= (1 )pGdV???????? 2/3GGGPD???????MBM10VP??????kmol/（ m2atm） 液相： kL= tLLa??????? LLLPD???????LLgP???????? ? CO2 在兩相中的擴(kuò)散系數(shù) （ 1） CO2 在氣相中的擴(kuò)散系數(shù) DG 首先計(jì)算 CO2 在各組分中的擴(kuò)散系數(shù)，然后再計(jì)算混合氣體中的擴(kuò)散系數(shù)。 kPa） DG=221/ coi co iyyD??（ ） 查各組分的摩爾質(zhì)量 Mi 和分子擴(kuò)散體積 Vi? ，計(jì) 算參數(shù)為塔底：溫度 30℃ ，壓力為 ；塔頂：溫度 30℃ ，壓力 MPa。 表 CO2在各組分中的擴(kuò)散系數(shù) 項(xiàng)目 CO2 CO H2 N2 摩爾質(zhì)量 44 28 2 28 擴(kuò)散體積 ?iV 塔頂2 ,1CO iD ? 106 106 106 塔底2 ,2CO iD ? 106 106 106 平均2COiD? 106 106 106 1 6 2 17 10 m /s 43 m /hGD ?? ? ? G1 6 2 23 10 m /s 44 m /hD ?? ? ? 平均 iCOD ?2 為平均溫度 30℃ 及平均壓力 下的數(shù)值。所以 ?1LD 108（ ） =105 cm2/s =106m2/h ?1LD 108（ ） =105 cm2/s =106m2/h 式中， MPas? 和 ? 為 PC 在 35℃ 和 30℃ 時(shí)的黏度。 其中 m 為關(guān)聯(lián)指數(shù)見表 。 表 氣流中純組分的黏度計(jì)算結(jié)果 部 位 CO2 CO H2 N2 塔頂 102 102 102 102 塔底 102 102 102 102 1G? =105 MPas = ）（ hm/kg ? （ 2）液相的黏度 根據(jù) log L? =+ ? MPas =（ ms =（ m 氣體的摩爾流率 1 ? ?=（ m2h） 填料的當(dāng)量直徑 dp=4 ta? =4 = 氣體的質(zhì)量流率 VG1= 11 106950 2 0 . 2 0 8 8 3 8 9 . 9 32 2 . 4 2 2 . 4 6 . 9 2V M? ? ? ?? ? ?kg/（ m2h ） 氣相傳質(zhì)系數(shù) ? ? 2 / 31 . 1 9 51 1 0p G MG G G G B MdV Vk DP?? ? ?? ??? ?? ??? ?? ?? ??? ?????? ? ?0 . 3 6 2 / 31 0 . 0 3 3 8 3 8 3 8 9 . 9 3 0 . 0 5 3 5 5 4 1 5 . 1 7 8 61 . 1 9 5 0 . 0 5 3 5 5 1 0 . 9 0 2 2 . 4 5 0 . 0 0 4 3 1 0 2 . 3 5 7 7Gk? ???? ? ? ? ?? ? ??? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ??? 1 .1 9 5 0 .0 1 9 2 1 .4 7 8 9 6 1 7 .6 0 9 5? ? ? ? 20. 61 99 km ol / m h a tm? ? ?（ ） ? ?0 . 3 6 2 / 32 0 . 0 3 3 8 3 3 2 5 7 . 9 7 0 . 0 5 3 7 4 2 9 6 . 4 4 8 81 . 1 9 5 0 . 0 5 3 7 4 1 0 . 9 0 1 1 . 9 9 0 . 0 0 4 4 1 0 2 . 3 5 7 7Gk? ???? ? ? ? ?? ? ??? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ??? 1 .1 9 5 0 .0 2 8 0 0 .9 8 7 5 1 2 .5 7 3 6? ? ? ? 20. 41 55 km ol / m h a tm? ? ?（ ） 液相傳質(zhì)系數(shù) 噴淋密度的計(jì)算（物料衡算中已經(jīng)給出入塔液流量） 211 2289295 1 9 9 0 6 9 .1 k g /( m h )6 .9 2G LL ? ? ? ?? 22 2 2 2 3 0 5 2 0 1 9 3 9 5 8 .3 k g /( m h )6 .9 2G LL ? ? ? ?? ? ?0 . 5 0 . 5 1 / 3 0 . 40 . 0 1 5 G LLL t pt L L L LL gk a daD ??? ? ???? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ?1 / 30 . 5 0 . 5 8 0 . 41 1 9 9 0 6 9 . 1 8 3 5 2 5 8 . 5 2 5 1 . 2 7 1 00 . 0 1 5 1 0 6 . 4 0 . 0 8 31 0 6 . 4 8 . 5 2 5 1 1 8 7 0 . 0 0 0 0 0 3 9 3 3 1 1 8 7Lk ? ????? ? ? ??? ??? ? ? ???? ? ? ? ?? 0 .0 1 5 1 4 .8 1 4 4 0 .0 2 3 4 0 9 6 .9 8 0 1 2 .0 3 4 01 .0 2 5 7? ? ? ? ?? ? ?1 / 30 . 5 0 . 5 8 0 . 41 1 9 3 9 5 8 . 3 8 3 5 2 5 9 . 3 4 4 1 . 2 7 1 00 . 0 1 5 1 0 6 . 4 0 . 0 8 31 0 6 . 4 9 . 3 4 4 5 1 1 9 2 0 . 0 0 0 0 0 3 9 3 3 1 1 8 7 0 . 0 0 0 0 0 3 5 3Lk ? ????? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ??0 .0 1 5 1 3 .9 6 7 1 0 .0 2 1 2 2 9 9 .8 5 3 0 2 .0 3 4 00 .9 0 2 9? ? ? ? ?? 總傳質(zhì)系數(shù) 1 1 1G G LK k Hk?? 溶解度系數(shù) H 在吸收后的溶液為稀溶液，故滿足亨利定律。 液體沿填料層下流時(shí)，有逐漸向塔壁方向集中的趨勢(shì)，形成壁流效應(yīng)。因此，設(shè)計(jì)中每隔一定的填料高度，需要設(shè)置液體再分布裝置，即將填料層分段。 塔上部空間高度可取 （ ），液體再分布器的空間高度 （ ），塔底液停留時(shí)間按 2min 考慮，則塔釜也所占的空間高度 H1 為： H1=V??222 60 3600LL ?? ?? ＝22305202 60 3600 1192? ? ? 底部空間高度可取 ， 所以塔的附屬總高度 H 為： 0 mH ? ? ? ? 氣體進(jìn)出口壓力降 取氣體進(jìn)口接管管徑為 400mm，出口管徑為 374mm，經(jīng)校核在允許氣體流速范圍之內(nèi)。 橫坐標(biāo)為： 0 . 5 0 . 5G1LG L 22 2 3 0 5 2 0 2 2 . 4 5( ) ( ) 0 . 0 2 3 59 6 4 8 4 1 1 9 2???? ? ? ? 查表得： 1120mP?? 縱坐標(biāo)為： 2 20 . 2 0 . 2GP LL2 . 2 1 2 1 2 0 1 . 1 9 4 2 2 . 4 5 2 . 5 9 6 0 . 0 6 8 69 . 8 1 1 1 9 2u g ?? ??? ??? ? ? ? ? ? 查圖得， Z? ? 填料層壓降為： 45 1. 26 13 pa 58 60 P aP? ? ? ? 其它塔內(nèi)件的壓力降 其它塔內(nèi)件的壓力降 ??P 比較小，在此可以忽略。 液體分布器的選型 選用管式液體分布器。在主槽及分槽的底部分別開一些孔徑不同的小孔。 （ 1） 計(jì)算噴淋點(diǎn)數(shù) 按 Eckert 建議值 [16]，鮑爾環(huán)直徑在 50mm 時(shí)，最小噴淋點(diǎn)密度為 35 點(diǎn) /m2。則總布液點(diǎn)數(shù)為N=200=≈2344點(diǎn)。將 2374 個(gè)點(diǎn)對(duì)稱地分為 30 排各管的孔數(shù)分配見表 。 直列排管式液體分布器的安裝位置高于填料層表面 150mm。因而導(dǎo)致壁流增加、填料主體的流量減小，影響了流體沿塔橫截面分布的均勻性，降低傳質(zhì)效率?？蛇x用多孔盤式再分布器。根據(jù)出塔液管徑為 400mm，選取擋板寬度 A=800mm，支架高度 B=400mm，寬度 t=4mm，重 M1=。采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自由截面較大、金屬耗 用量較小的柵板作為支撐板。 故 40 275 0 40 271 0 m mTDD? ? ?。由于每塊柵板寬度應(yīng)小于 400mm（便于通過 450mm 的人孔），設(shè)計(jì)柵板由 6 塊組成，每塊寬度為2170 361mm6 ? ，且需要將其擱置在焊接于塔壁的支持圈或支持塊上。 柵板條寬度 S 一般取 10mm，高度取 4mm。采用金屬床層限制器 。本設(shè)計(jì)由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動(dòng)的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時(shí)，本裝置由于 直徑較小，可采用簡(jiǎn)單的進(jìn)氣分布裝置。可采用塑料絲編結(jié)而成的絲網(wǎng)除沫器除液沫裝置。本設(shè)計(jì)采用圓筒形裙座。 由 98%1 y y? ???得 ? 解析塔出塔液為吸收塔入塔液量， 2 4461040kg / hL ? ，密度在 35℃ 為 3L2ρ =1192kg / m 設(shè)出塔氣 G2，入塔氣量 G1，則由塔內(nèi) CO2 物量守恒得： 1 2 1 1 2 2L L G y G y? 2457 859 0 446 104 0 5G?? 得 2 237474kg/hG ? 入塔氣： 1 237 474 ( 457 859 0 446 104 0) 119 920 kg/hG ?? 選擇 d=50mm 塑料鮑爾環(huán)（米字筋），其填料因子 φ=120m1， ε=，比表面積 at=，BainHougen 關(guān)聯(lián)式常數(shù) A=， K=。 查化工 原理得溫度為 100℃ ，壓力位 時(shí)飽和水蒸氣的密度 31 / m? ? 。此時(shí)每個(gè)塔的塔徑 4 1 .3 8 7 2 .3 6 m3 .1 4 0 .2iD ????，圓整后取塔徑為 。 填料層高度的計(jì)算 選用填料層高度的計(jì)算公式