吉林化工学院化工原理课程设计
对于化学吸收,操作温度应根据化学反应的性质而定,既要考虑温度对化学反应速度常数的影响,也要考虑对化学平衡的影响,使吸收反应具有适宜的反应速度.
对于再生操作,较高的操作温度可以降低溶质的溶解度,因而有利于吸收剂的再生
2.4.2操作压力的选择
对于物理吸收,加压操作一方面有利于提高吸收过程的传质推动力而提高过程的传质速率,另一方面,也可以减小气体的体积流率,减小吸收塔径.所以操作十分有利.但工程上,专门为吸收操作而为气体加压,从过程的经济性角度看是不合理的,因而若在前一道工序的压力参数下可以进行吸收操作的情况下,一般是以前道工序的压力作为吸收单元的操作压力.
对于化学吸收,若过程由质量传递过程控制,则提高操作压力有利,若为化学反应过程控制,则操作压力对过程的影响不大,可以完全根据前后工序的压力参数确定吸收操作压力,但加大吸收压力依然可以减小气相的体积流率,对减小塔径仍然是有利的.
对于减压再生(闪蒸)操作,其操作压力应以吸收剂的再生要求而定,逐次或一次从吸收压力减至再生操作压力,逐次闪蒸的再生效果一般要优于一次闪蒸效果.
第3章 吸收塔的工艺计算
3.1基础物性数据
3.1.1液相物性数据
对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得（参考?6?-328页），25℃时水的有关物性数据如下：
密度为 ?L=996.95 kg/m3
粘度为 ?L?0.8937mPa·s=3.217 kg/(m·h) 表面张力为 ?L=71.96dyN/cm=932601.6kg/h2
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查手册得15时丙酮在水中的扩散系数为D?1.25?10?9m2/s 则25时丙酮在水中的扩散系数为:
DL?1.25?10?9?(273.15?251.81101.3)?()?1.329?10?9m2/s
273.15?15101.33.1.2气相物性数据
混合气体的平均摩尔质量为:
Mv??yiMi?0.04?58.08+0.96?29?30.16(g/mol)=30.16(kg/kmol) 混合气体的平均密度为 ?v?PMV101.3?30.16??1.233(kg/m3) RT8.314?298.15混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得25时空气的黏度为:
μv?18.35μpa?s?0.06606kg/(m?h)
由手册查得,丙酮在空气中的扩散系数为:
D?0.109?10?4m2/s=0.03924㎡/h 3.1.3气液相平衡数据
25℃下该系统的平衡关系为: y=1.75x
即相平衡常数为: m=1.75
亨利系数为：
E=mP=1.75×101.3=177.275(Kpa)
溶解度系数为：H??LEM?99.6295?0.3121kmol(kpa?m3)
127.275?18.023.2 物料衡算
参考?1?
进塔气相摩尔比为：
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Y1=
y10.04==0.04167 1-y11-0.04出塔气象摩尔比为： Y2=Y(1-?A)
?A=0.98 Y2=Y(1-?A)=0.04167×（1-0.98）=0.000833
进塔惰性气体流量为:
3900273.15??(1?0.04)=153.10(Kmol/h) G=
22.4273.15?25该吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算： 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：X2?0
Y1?Y20.04167-0.000833L=1.715 ()min??0.04167/1.75?0GY1/m?X2
取操作液气比为： （
可得出吸收剂用量为:L=2.5725×153.10=393.85(Kmol/h) 全塔物料衡算: G(y1?y2)?L(x1?x2)
可得 :X1=153.10×（0.04167-0.000833）/393.85
X1=0.0159
LL）=1.5（）min=1.5×1.715=2.5725 GG3.3填料塔的工艺尺寸计算
3.3.1塔径的计算
采用EcKert通过关联图计算泛点气速,填料塔直径的计算采用式子D?4Vs?u计算 。
计算塔径关键是确定空塔气速 ,采用泛点气速法确定空塔气速. 泛点气速是填料塔操作气速的上限,填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速才能稳定操作.泛点气速uf(m/s)的计算可以采用EcKert通用关联图查图计算,但结果不准确,
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且不能用于计算机连续计算,因此可采用贝恩-霍根公式计算:
u2at?G0.2WL0.25?G1flg[(3)()?L]?A?K()()8 g??LWG?L12at?vuF2097.1741.23380.2lg[(3)()?L]?0.204?1.75?()?() g??L4808.7996.951代入以上数据解得泛点气速u?3.82m/s 取u?0.7u?2.676m/s
FF则塔径 D?圆整后取 D=0.8m
4?3900/3600?0.718?0.72m
3.14?2.6763.3.2 泛点率校核
D=
4?3900/3600 D=0.8 求得u=2.156m/s
3.14?uu2.156??0.567 符合u?(0.5~0.8)uF uF3.82f?f在50%-80%之间,所以符合要求.
3.3.3 填料规格校核
D800??16?8 即符合要求. d50D?8 查的资料阶梯环的径比要求：DN3.3.4液体喷淋密度校核
对于直径不超过75mm的散装填料塔,取最小润湿速率为：
?Lw?min?0.08m3/?m?h?
本设计中填料塔的喷淋密度为:
lhU? 20.785D
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