陕西理工学院毕业设计

全被吸收液所吸收，对第n个小区间作热量衡算有：

LCPL=(tn-tn-1)=L（xn-xn-1）△HS 得： tn＝tn-1+（xn-xn-1）△HS/CPL 式中：L液相摩尔流率，

△HS：第n区间内溶解气的平均微分摩尔熔解热； △ HS=14654kJ/kmol；

CPL第n区间液体平均定压比热容，其表达式为： CPL= [1.39+0.0018(t-10)]×102.09kJ/（kmol·℃）；

。 t= tn-1+100.32（xn-xn-1）

依据上述数据作出传质推动力及其倒数的计算结果如表1.1。

项目 y×102 x×102 y*×102 Ti，K

0 0.5 0.076 0.265 303.15 42.84 1 3.25 0.523 1.8295 303.60 70.40 表3.1 传质推动力及其倒数计算结果 2 3 4 5 6 6.00 8.75 11.50 14.25 17.00 0.992 7.484 2.002 2.547 3.121 3.505 5.303 7.236 9.321 11.575 304.07 304.56 305.05 305.63 306.20 40.08 29.01 23.45 20.29 18.23 7 19.75 3.7268 14.020 306.81 17.45 8 22.50 4.368 16.680 307.45 17.18 9 25.25 5.046 19.582 308.14 17.64 10 28.00 5.766 22.761 308.86 19.09 f?1y?y? 3.2.3 气相传质单元数的计算

在y2至y1之间做偶数等分，对每个y值算出对应的f（y）=公式（8-87）的Simpson法求积：

yn1，然后按《化工原理》[13]中1?ye?=（f0+4f1+2f2+4f3+2f4+?+2fn-2+4fn-1+fn） f(y)dy?y03y ?y0式中的步长： ?＝n

nyny1?y2dy= [f0+ f10+ (2 f2+ f4+ f6+ f8) +4(f1+ f3+ f5+ f7+ f9)] ?y（03ny?y*）0.28?0.005=[（424.84+19.09）+2×99.14+4×154.79]

3?10 =8.563

11?y211?0.005=0.162 ln?ln21?y121?0.28NOG=8.563+0.162=8.725 3.2.4 气相总传质单元高度

3.2.4.1 PC吸CO2传质系数的计算

采用PC吸CO2的专用公式对CO2传质系数进行计算[14]：

?dpV?气相：kG=1.195 ???μG(1-?)??L?液相：kL=0.015?G??atμL?0.5-0.36? ? ?G??PGDG?-0.5-2/3?VM?2??kmol/（m·h·atm） ?10PBM??μL????PLDL??μLg?tp??adP?L???0.4

3.2.4.2 CO2在两相中的扩散系数

（1）CO2在气相中的扩散系数DG

首先计算CO2在各组分中的扩散系数，然后再计算混合气体中的扩散系数。计算公式如下：

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1/2?11??1.013?10?5T1.75???MMB?A??（Pt的单位。kPa） DCO2 -i=21/31/3Pt??VA????VB??? DG=

1-yco2（yi/Dco2?i）?

查各组分的摩尔质量Mi和分子扩散体积

?Vi，计算参数为塔底：温度30℃，压力为2.8MPa；

N2

28 17.9

-6

塔顶：温度30℃，压力2.75 MPa。将CO2在各组分中扩散系数按上式计算，结果见表2.2。

项目 摩尔质量 扩散体积

CO2 44

i表3.2 CO2在各组分中的扩散系数

CO H2 28 2

18.9 0.6013×10 0.1622×10 0.6067×10

-6-6-6

?V

2?i,126.9

7.70 2.3842×10 2.4275×10 2.4057×10

-6-6

塔顶DCO塔底DCO

0.6116×10 0.6227×10 0.6171×10

-6-6

-6

2?i,2平均DCO2?i

DG1?1.1917?10?6m?2/s?0.0043m2/h

DG1?1.2223?10?6m?2/s?0.0044m2/h

平均DCO2?i为平均温度30℃及平均压力2.775MPa下的数值。

（2）CO2在液相中的扩散系数DL

关于CO2在液相中的扩散系数，有下面的经验公式：

DCO2?PC=9.0123069×10-8T/ ?Lcm2 /s （?L的单位为MPa?s） DCO2?PC=7.78×10-8T/ ?Lcm2 /s （?L的单位为MPa?s） 为使得结果准确，取二者的算术平均值，即

DCO2?PC=8.396×10-8 T/ ?L，塔底、塔顶温度分别为35℃和30℃。所以 DL1?8.396×10-8（308.15/2.368）

-52-62

=1.0926×10 cm/s =3.933×10m/h DL1?8.396×10-8（303.15/2.596）

-52-62

=0.9804×10 cm/s =3.530×10m/h

式中，2.368MPa?s和2.596MPa?s为PC在35℃和30℃时的黏度。 3.2.4.3气液两相的黏度 （1）气相的黏度μG μ

G

y?(M)=??y(M)iGiiim0.5i0.5（气体混合物的黏度）

其中m为关联指数（见表2.3）

组分 CO2 CO H2 N2

?T??Gi??G0??（纯组分的黏度）

i?273.15??G0为0℃、常压下纯气体组分的黏度，MPa?s。

i表3.3 常压下气体纯组分的黏度

?GmP?s

i0m 0.935 0.758 0.771 0.756

1.34×10

-2

1.66×10

-2

0.84×10

-2

1.66×10

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-2

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在常压及操作温度下，气流中纯组分的黏度计算结果见表1.4。

表3.4 气流中纯组分的黏度计算结果 CO2 CO H2 N2 部 位

-2-2-2-2

塔顶 1.4771×10 1.7964×10 0.9103×10 1.7961×10

-2-2-2-2

塔底 1.4771×10 1.7964×10 0.9103×10 1.7961×10 ?=1.4876×10-5MPa?s=0.05355kg（/m?h）G1 ?G1=1.4928×10-5MPa?s=0.05374kg（/m?h）（2）液相的黏度 根据log?L=-0.0822+

185.5mPa·s得

T?153.13.2.4.4吸收液与填料的表面张力 吸收液：?=43.617-0.114t mN/m 则?1=39.627 mN/m=513565kg/h2

h） ?L1=2.368mPa·s=8.525kg/（m·h） ?L2=2.596mPa·s=9.344kg/（m·

?2=40.197 mN/m=520953 kg/h2

填料：?c=33 mN/m=427680 kg/h2 3.2.4.5惰性气体的对数平均分压PBM 塔底压力Pt?2.8MPa

1塔顶压力：取塔内压降为0.5kgf/cm2，（合49044Pa） Pt2=2800000-49044=2750956 Pa≈2.75 MPa。 PB1= Pt1(1-yCO2,1)=2.8(1-0.28)=2.016 MPa PB2= Pt2(1-yCO2,2)=2.75(1-0.005)=2.736 MPa 3.2.4.6气体的摩尔流率

VM1?VM2106950=415.1786kmol/（m2·h）

22.4?11.5759842

?=296.4488 kmol/（m·h） 22.4?11.53.2.4.7填料的当量直径

dp=4?at=4×0.90.9106.4=0.03383m 3.2.4.8气体的质量流率

V1106950?M1??20.208?8389.93kg/（m2·h）

22.4??22.4?6.92V275850?M2??10.99?3257.97kg/（m2·VG2=h）

22.4??22.4?6.92VG1=

3.2.4.9气相传质系数

?dpV?kG?1.195?????1???G?kG1?0.36??G???D?GG?????2/3?VM??10PBM???? ??2/3?0.03383?8389.93??0.05355??1.195???????0.053551?0.9022.45?0.0043?????1.195?0.0192?1.47896?17.6095 ?0.6199kmol（/m2?h?atm）

?0.36?415.1786???? ?10?2.3577?第16页共53页

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?0.36?2/3kG2?0.03383?3257.97??0.05374??1.195???????0.053741?0.9011.99?0.0044?????1.195?0.0280?0.9875?12.5736 ?0.4155kmol（/m2?h?atm）

?296.4488????10?2.3577??

3.2.4.10液相传质系数

喷淋密度的计算（物料衡算中已经给出入塔液流量）

LG1?LG2L12289295??199069.1kg/(m2?h) ?6.92L22230520???193958.3kg/(m2?h) ?6.920.5?L?kL?0.015?G??at?L???L????D?LL?0.5?0.5??Lg?????L?1/3?atdp?

0.4?0.5.1??83525?199069?kL1?0.015???106.4?8.525????1187?0.000003933??0.015?14.8144?0.02340?96.9801?2.0340

?1.0257

?8.525?1.27?108???1187??1/3?106.4?0.083?0.4kL1.3??193958?0.015???106.4?9.3445?0.583525???1192?0.000003933????0.5?9.344?1.27?108?0.44?0.08?3???10.670.000003?118??531/3?0.015?13.9671?0.02122?99.853?02.0340

?0.90293.2.4.11总传质系数

111 ??KGkGHkL溶解度系数H在吸收后的溶液为稀溶液，故满足亨利定律。

H?ctE??SMSE，E?1.6204t?39.594atm

1187

102.09??1.6204?30?39.594??0.1207kmol/m3?atm

1192H1?

102.09??1.6204?30?39.594??0.1324kmol/m3?atm 111 ??KG10.58120.1207?0.9754?1.7206?8.4940 H1?????得：

KG1?0.0979kmol/(m3?atm) 111?? KG20.38830.1324?0.8586?1.7206?8.4940 =2.5753?8.7967 得KG2?0.0879kmol/(m3?atm)

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