【正文】 附件的選型 ..................................................................................... 24 八，塔總高計(jì)算 28 九、設(shè)計(jì)概要表 29 十、對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)與總結(jié) 28 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 28 + 2 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、《化工原理》課程設(shè)計(jì)目的、任務(wù) 1. 培養(yǎng)學(xué)生查閱資料選用公式和搜索數(shù)據(jù)的能力 2. 培養(yǎng)學(xué)生在填料吸收塔、精餾塔設(shè)計(jì)時(shí)，既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性和可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性并注意操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想。 3. 培養(yǎng)學(xué)生能迅速準(zhǔn)確的對(duì)填料塔進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)計(jì)算的能力 4. 培養(yǎng)學(xué)生能用簡(jiǎn)潔的文字清晰的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力 二、設(shè)計(jì)任務(wù) 碳酸丙烯脂（ PC） 脫出 CO2氣體填料吸收塔設(shè)計(jì) 三、設(shè)計(jì)條件 混合氣（變換氣）處理量： 40000 Nm3/h 進(jìn)塔混合氣體成分： 原始數(shù)據(jù)表（均為體積 %，下同 ) 進(jìn)塔吸收劑（碳酸丙烯酯 PC）入塔濃度，自定； 氣液兩相的入塔均選定為： 30℃ 出塔凈化氣中 CO2 濃度＜ % 操作壓力： 進(jìn)塔變換氣 CO2 CO H2 N2 合計(jì) 體積百分?jǐn)?shù) ,% 100 組分分壓， MPa 組分分壓， kgf/cm2 原始數(shù)據(jù)表 四、基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （ PC）的物理性質(zhì) 正常沸點(diǎn)，（℃） 蒸汽壓 粘度， mPa 制圖 包括工藝流程圖、設(shè)備圖?，F(xiàn)假設(shè)出塔氣體的溫度為 C352 ??VT ，出塔液體的溫度為 C??401LT ，并取吸收飽和度（定義為出塔溶液濃度對(duì)其平衡濃度 的百分?jǐn)?shù)）為 70%，然后利用物料衡算結(jié)合熱量衡算驗(yàn)證上述溫度假設(shè)的正確性 在 40℃下， CO2在 PC 中的亨利系數(shù) E40= kPa=10485 kPa 1．出塔溶液中 CO2的濃度（假設(shè)其滿足亨利定律） ? ? ? ? ? ? 0 2 9 4 2 0 4 8 5/4 4 ????? ? Epxx （摩爾分?jǐn)?shù)） 2．根據(jù)吸收溫度變化的假設(shè)，在塔內(nèi)液相溫度變化不大，可取平均溫度 35℃下的 CO2在 PC中溶解的亨利系數(shù)作為計(jì)算相平衡關(guān)系的依據(jù)。 用上述關(guān)聯(lián)式計(jì)算出塔溶液中 CO2的濃度有 PCmXX332COCO/1 0 . 8 5 9 Nm/ k m o l P Ck m o l C o gl o g22??????? ? ?22CO11CO0 . 7 0 . 7 0 . 7 0 . 0 4 0 1 0 . 0 2 8 11 Xxx X?? ? ? ? ?? 與前者結(jié)果相比要小，為安全起見，本設(shè)計(jì)取后者作為計(jì)算的依據(jù)。 5 8 58 2 g ???? T? mPa 二、物料衡算 PC中的溶解量 查各組分在操作壓力為 、操作溫度為 40℃下在 PC中的溶解度數(shù)據(jù)，并取其相對(duì)吸收飽和度均為 70%，將計(jì)算所得結(jié)果列于下表（亦可將除 CO2以外的組分視為惰氣而忽略不計(jì)，而只考慮 CO2的溶解）： CO2溶解量的計(jì)算如下： 各個(gè)溶質(zhì)溶解量的計(jì)算如下：（以 CO2為例） 通過(guò)第一部分已知 CO2在 40℃的 平衡溶解度 / k m o lP Ck m o lC O0 4 1 2CO2 ?X ????X Nm3/m3PC 式中： 1184 為 PC在 40℃時(shí)的密度， 為 PC 的相對(duì)摩爾質(zhì)量。其他組分溶解度就微小，經(jīng)解吸后的殘值可被忽略。計(jì) 9 算結(jié)果表明，當(dāng)出塔凈化氣中 CO2的濃度不超過(guò) %，那入塔吸收液中 CO2的極限濃度不可超過(guò) Nm3/m3PC，本設(shè)計(jì)取值正好在其所要求的范圍之內(nèi)，故選取值滿足要 求。 CO2： 40000 =CO： 40000 =H2： 40000 =N2： 40000 =計(jì)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 出脫碳塔凈化氣量 進(jìn)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 40000 10 PC中的溶解量 (溶解氣量及其組 成） 40℃ 組分 CO2 CO H2 N2 總量 溶解度， Nm3/m3PC 10859 溶解量， Nm3/m3PC 溶解體積流量 Nm3/h 溶解氣所占的百分?jǐn)?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?jǐn)?shù) % 入塔氣相及其組成 30℃ 體積流量 Nm3/h 11600 600 18880 8920 40000 溶解氣所占的百分?jǐn)?shù) % 出塔氣相的組成 35℃ 體積流量 Nm3/h 溶解氣所占的百分?jǐn)?shù) % 入塔液相及其組成 30℃ 體積流量 Nm3/h 溶解氣所占的百分?jǐn)?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(guò)熱量衡算對(duì)出塔溶液的溫度進(jìn)行校核，看其是否在 40℃之內(nèi)。具體計(jì)算步驟如下： 氣體的定壓比熱容 pVC 因未查到真實(shí)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(jì) 11 算?！妫?/（ kJ/kmol℃ pLC 溶解氣體占溶液的質(zhì)量分率可這樣計(jì)算： 質(zhì)量分率為 ? ? % 1 1 8 4 8 2 1 ???? 其量很少，因此可用純 PC 的比熱容代之?！? ? ? ? ?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 ? ? ? ? ? ? ? ?? 12 ? ? ? ? Ck J / k 0 1 8 0 1 8 ????????? tC pL 文獻(xiàn)查得 tC pL 0 0 0 9 8 6 4 9 ?? kJ/kg℃； ?pLC kJ/kg 的溶解熱 sQ 1 2 9 9 ????H? kJ/kmolCO2 文獻(xiàn)查得 146542CO ?H? kJ/kmolCO2（實(shí)驗(yàn)測(cè)定值） 本設(shè)計(jì)采用后者。 入塔混合氣體的質(zhì)量流量 : 39。 1828203. 785kg/ hL ? 入塔混合氣的密度（未考慮壓縮因子） ? ? ? ? 361 k g / 3 1 4/?????? RTpM mV? 吸收液的密度 3kg/m1184?L? （ 40℃） 吸收液的粘度，依下式計(jì)算得到： o g ????????? TL? ?L? mPa 15 （ 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’ =()查 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖得縱坐標(biāo)值為 ，即： ? ? 1202084/1000 ????????????? FLLVF ugu ????? m/?Fu （ 2）選用 BainHougen 關(guān)聯(lián)式求解 Fu 8/14/1328/14/1321184235081184lg???????????????????? ???????????????????????????????????????????????????FLVLLVtFuVLKAagu?????? 14m/ m/??FFuu取 11 m / ~ u 根據(jù)設(shè)計(jì) u=2 求取塔徑 Vs=40000 ()()=D=(4 )= 本次設(shè)計(jì)取 D=3200mm 3 核算操