《水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收的设计（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、四川大学化工原理课程设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收的设计设计者：王政指导教师：曹丽淑学院：化学工程学院专业：过程装备与控制工程学号：0943082009目录一、题目及数据二、流程图三、设计方案的确定四、基础物性数据五、物料衡算六、填料塔工艺尺寸计算1. 塔径的计算2.填料高度计算七、附属设备的选择八、参考文献（一）题目及数据：题目：设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔数据：气体混合物1组成（V%）： %,C%2. 气体量：36003. 温度：303K4. 压力：1700（二）气体出 口要求（V%）:CO2 0.66 %（三）吸收剂：水（二）、流程设备表（三）设计
2、方案的确定1. 装置流程的确定：用水吸收CO2属于中等溶解度的吸收过程，故为提高传质效率，选 择用逆流吸收流程。因为用水作为吸收剂，同时CO2不作为产品， 故采用纯溶剂。2. 填料的选择：对于水吸收CO2的过程，操作温度较低，但操作压力高，因为工业 上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综 合性能较好，故此选用 聚丙烯塑料阶梯环填料。（四）、基础物性数据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，3O3K时水的有关物性数据如下：密度为二粘度为=8x 10_4Pa.s=表面张力为CO2 在水中的扩散系数为Dl = 2.00x 10-9/
3、?2 /5 = 7.2x 10_6/w2 /h混合气体的平均摩尔质量为11%*44+65%*2+21%*16+2.2%*28+0.30%*32=12.812假临界压力为7380*11%+1300*65%+3390*21%+4600 %+3500*%+50%=2606.9kPa假临界温度为%=K故而对比压力为 =1700/26=对比温度为Tr = =Pr =P叽ZRT1700x12.8120.96x8.314x303混合气体的粘度的计算为查四川大学版化工原理上册附录10可得在298K时各气体的粘度为:=O.OO957Pas,“H = 000867內几 “J, = 0.0178?Pas, 2仏=0
4、.01057Pd$,“co = 0.0lSmPcis.po = 0.02mPas. 所以该混合气体的粘度为：（根据化工原理设计导论）得几=0.01302mPas = 0.047kg / gh）CO2在空气中的扩散系数计算为:查化工原理设计导论得：二氧化碳：(ZV)A = 1(0 + 2(0) = 1*16.5 + 2*5.18 = 27.46混合气体(E V)B = 0.11 * 26.9 + 0.65 * 2.88 + 0.21 * 17.9 + 0.005 24.42 + 0.022 * 18.9 + 0.003 * 16.6 = 9.178 分子量：必八=44,=12.812303K,
5、17bar下二氧化碳在混合气体中的扩散系数为:P = 1700kPci = l7bar=5.02 xlOm2 / s = 0.01807m2/?1.013 xlOT175了叩刖）广+（即）T由手册查得，常压下303K时佗在水中的亨利系数为8X 1OSP溶解度系数为o995 7H = = = 3.837 xlO4 kmol / (kPany)EM、1&02x1.44x10s由手册查得CO2的临界压力临界温度故而对比温度rr = L=22L = 0.9961T 304.2对比压如仔蹤皿根据化工原理设计导论图2-1查得逸度 fP/=1700X0. 92=1564kPa1.88x10s1564x10=
6、 120.2（五）物料衡算出塔气相摩尔比为x =0.0066“00664-1-k1-0.0066进塔惰性气相流量为V = X (1 _ 0.11) = 143.0357/?22.4进气处相平衡为Xlmx. = X；= = = 1.0283xl0-3m 120.2该吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算即：对于纯吸收剂吸收过程，进塔液相组成为= 113.740.1236-0.00640.1236/120.2取操作液气比为,1.5,18計= 1.5*113.74 = 170.61/?L = 143.0357 *170.61 = 24403.324403.3X-143.035
7、7(0.1236-0.0064) = 6&5x1(T(2)(沪.3 时,L二21149.3X】= 7.91x107L二29284/ = 5.71x107许.8时,J-=204. 73V)水吸收 CO2 的GA=V(Y-Y2) = 16J3kmol/h由化工原理设计导论图45查得CO2的溶解热Q为106kcal/kg同时水的比热由公式得：(1)- = 1.5 时， G存44x(/x4.184 = 0.7428C 小于 1 摄氏度VL xl8.02x4.183(2) 二】 3 时，A,= 0.857 C(3) f-Ul.8 时，A, =0.619 CW丿；由此可知三种情况下该吸收过程均可等视为等温
8、过程。(六) 填料塔的工艺尺寸的计算采用贝恩-霍根关联式计算泛点气速气相质量流量为迎=I01.3x3600x303 = 23&09Mx PT。 1700x273vv. = 9.006 x 238.09 = 2144.239畑 /h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即(1) (#) 叫=24403.3 xl8 = 43 9259.4畑 / h/ r (2) 二时 W/ =211493x18 = 380687.4 kg/hi V丿(3) - =1.8 时i V丿= 29284x18 = 527112kg / h其中塑料阶梯环的参数如下:A=0.204K=1.752 = 159由lg11/gPv_
9、z_1600= 42.1 8液体喷淋密度校核取最小润湿率为:=0.08m3/?由天大版化工原理课程设计附录五查得at = 1325F /F(/ . =(L ) . = 0.08*132.5 = 10.6/?/?72/znun X H /min t=219.5 (/.mm439259.4/995.70.785xl.62经上校核可知，填料塔直径选用D= 1600mm合理。uf = 0.058加 / s 取=0.71 = 0.0406/h / s D=圆整塔径，取= 0.638（在允许范围内）=216.47aw/5 m -min380687,4/995.70.785xl.52经上校核可知，填料塔直径
10、选用D=1500mm合理itf = 0.0395/7? / s 取=0.7mf = 0.028/n/j D=圆整塔径，取D= = 6582%（在允许范围内）_1800= 47.37 8527112/995.70.785x1.8=208.1/?/5 m .mm经上校核可知，填料塔直径选用D=1800mm合理y;* = 7 =120.2 x 6.855 xW4 =0.0824Y： = mX2 = 0脱吸系数为s = t厶=120.2*143.0357 =0?04524403.3气相传质单元数为N、OG-1 111 1-5= 6.288心);气相总传质单元高度采用修正的恩田关联公式计算:=1-exp
11、-1.45rr .、-0 5pjg)由化工原理课程设计天津大学版表513jc = 33dyn / cm = 427680kg / h2液体质量能量为439259.4 0.785xl.62=218580.5kg /(F /?)=l-exp-1.454276809408960.75 z218580.5132.5x2.8821850.52 *132.5995.7:xl.27xl0s-005218580.52995.7x940896x132.5= 0.766气膜吸收系数由下式计算:气体质量通量为23&09x9.0060.785xl.62=107245畑/(?/?)= 0.237(1072.45A071
12、32.5x0.047；0.047,9.006x0.01807132.5x0.01807/(w/z50% Uf(kGa = 1 + 9.5 -0.5&0 =1 + 95(06897-05)鋼08034 = 1548加0/(几/皿內)/ 、f 4221 + 2.60.5l你)=1 + 2.6(0.6897 0.5严x329.37 = 351.47/7贝1JKca = -_j= = 0.124kmol / (mihkPa)143.0357+ HkGa 1.548 + 3.837xl04 x351.47Hg = = 一：=亠r = 0.3376/7?g KyCiG KgCiPG 0.124x1 700 x 0.
