碳酸丙烯酯(PC)脱碳填料塔的工艺设计

#-10-6+0.3051/8.62X10-7)=1.676X10-6m2/s液相：文献介绍了CO2在PC中扩散系数两个计算公式，定性温度取35°C。D=9.0123069x10-8—=1.17X10-5cm2/s(T—K；“一mPa・s；D—cm2/s)co2-PC卩LLD=7.78x10-8—=1.01X10-5cm2/s(T—K；“一mPa•s；D一cm2/s)CO2-PCyLL取大值D=1.17x10-5cm2/sCO2-PC(3)气液两相的粘度Tmy=y0(纯组分的粘度)GiGi1273.15丿uGCO2=1.34X10-2(305.5/273.15)0.935=0.015mPa・sGCO2同理：u=0.018mPa•sG-COu=0.0093mPa•sG-H2u=0.018mPa•sG-N2y0为0C、常压下纯气体组分的粘度，mPas。m为关联指数(见下表)Giy0/mPa・sGimy0/mPa・sGimCO21.34X10-20.935H20.84X10-20.771CO1.66X10-20.758N21.66X10-20.756气相：y=丄C+y)G2G顶G底工yy(Mk亠y=Vii(气体混合物的粘度)G乙y\M力.5ii=(0.28X0.015X440.5+0.025X0.018X280.5+0.472X0.0092X20.5+0.223X0.018X280.5)/(0.28X440.5+0.025X280.5+0.472X20.5+0.223X28。.5)二0.0150mPa•s185.5液相：logy=-0.822+mPa•slT-153.1=2.368mPa•sy=2.368mPa-s=8.524kg/(m-s)L(4)吸收液与填料的表面张力

吸收液：b=43.16—0.116t=39.1mPa•s填料：查教材，如聚乙烯塑料b=33mPa•sc气相总传质单元数NOG作CO2在PC中的相平衡曲线lgX=lgX=lgp+644.25—4.112p=ptyXx=1+X因温度变化不大，故取平均温度下的数值作图得一直线，这说明CO因温度变化不大，故取平均温度下的数值作图得一直线，这说明CO在PC中的溶解情况满足亨利定律。但因操作关系不为直线，故仍需采用图解积分或数值积分。将计算结果列表如下：气相CO2的组成y（摩尔分率）0.0050.0500.1000.2000.280气相CO2的分压p（kgf/cm2）0.08160.8161.6323.2634.57030r对应的液相平衡组成x0.00080.00840.01690.03370.047235°C对应的液相平衡组成x0.00080.00780.01560.03110.043640C对应的液相平衡组成x0.00070.00720.01440.02880.0404气相总传质单元数NOG采用传质单元数的近似简化法计算

图中数据源于下表数据，y、x数据由操作线方程（1）计算而得。y*由y*=6.4283x-0.0002计算而得。现采用Smipson公式求区域的面积—数值积分法（亦可采用图解积分）y2现采用Smipson公式求区域的面积—数值积分法（亦可采用图解积分）y2y-y*=f+f+2(f+f+f+f)+4(f+f+f+f+f)]3n0n246813579_0.28-0.005r654.8+6.72+2(32.28+16.55+11.12+8.38)+「x10—〔4(61.50+21.88+13.30+9.56+7.46)_0.0091671661.52+2(68.33)+4(113.7)]_11.49yX10-20.53.256.08.7511.5014.2517.0019.7522.5025.2528.00xX10-20.0570.2550.4540.6530.8521.0511.2491.4481.6471.8452.043y*X10-20.3471.6242.9024.1795.4566.7328.0109.28810.5611.8413.121y-y*654.261.5032.2821.8816.5513.3011.129.5608.6307.4606.720

il1-yil1-o.oo50162

ln2=ln=0.16221-il1-yil1-o.oo50162

ln2=ln=0.16221-y21-0.281N二11.49+0.162二11.652OG6.气相总传质单元高度HOG计算Hog：由于对于PC,CO2为易吸收气体，为气膜控制K=k=kxpygvkRT-aD(vUV-vaptVp)0.7(v)1/3(ad)-2PDVVaD(U)((—N7(RTaptVpv)1/3(ad)-2PDVVaD106.4x1.68x10-6RT8.314x308__6.9x10-8(U严——<ap丿V23508)0-70.785x2.620.015x10-3x106.4丿(P)F3IpD丿VV(1.5x10-5'、12.83x1.68x10-6丿=0.886(ad丄2=0.0353aD=VUVRT(ap丿tV0.7pV-

lpD丿VVAr3(ad)-2=2.26x10-7=kp=1600x2.26x10-7=3.62x10-4Va=ka=3.62x10-4x106.4=0.03855y0.04384HOG0.04384HOG4==1.1384mka3.62x10-4x106.4y填料层的有效传质高度H=HN=1.1384x11.652=13.30mOGOG设计高度H=1.29x13.30=17.153m

六、填料层的压降用Eckert通用关联图计算压降横坐标：纵坐标：LYp)一一GV横坐标：纵坐标：LYp)一一GVIpJu2p)—GSL丿1/2=5.307(前已算出)(gh=0.00133L查图得：Ap二SOmm^O/m七：附属设备及主要附件的选型1.塔壁厚操作压力为1.6Mpa壁厚：pDi2壁厚：pDi2创一p□11'6%2600+1二21.392x133x0.85-1.1x1.6圆整后取22mm选用22R钢板2．液体分布器液体分布器是保持任一横截面上保证气液均匀分布。本次使用分布较好的槽盘式分布器。它具有集液、分液和分气三个功能，结构紧凑，操作弹性高，应用广泛。3．除沫器除沫器用于分离塔顶端中所夹带的液滴，以降低有价值的产品损失，改善塔后动力设备的操作。此次设计采用网丝除沫器。U=KU=Kx''Pi1-pv1=0.107x\Pv11184一皿3=1.02m/s12.83除沫器直径(4V除沫器直径(4V)12d=1—(3605up丿1:4x992\3600x兀x1.02=0.58m4．液体再分布器液体向下流动时，有偏向塔壁流动现象，造成塔中心的填料不被润湿，故使用液体再分布器，对鲍尔环而言，不超过6m。故在填料3m处装一个再分布器。本次使用截锥式再分布器。5．填料支撑板填料织成板是用来支撑填料的重量，本次设计使用最为常用的栅板。本次塔径为2600〉1400mm,使用四块栅板叠加，直径为850mm6．塔的顶部空间高度塔的顶部空间高度指顶第一层塔盘到塔顶封头的切线距离。为减少雾沫夹带的液体量，一般取1.2〜1.5m,本次设计取1.2m八设计概要表入塔混合气体的质量流量V'21297kg/h塔底吸收液的质量流量L'1085385kg/h入塔混合气的密度p12.83Kg/m3吸收液的粘度2.368mPa•s填料因子120m-1空隙率0.9比表面积106.4m2/m3Bain-Hougen关联式常数A0.0942Bain-Hougen关联式常数K1.75uf0.14m/su0.1m/s塔径2600mm喷淋密度L116.64m3/m2h塔截面积A5.307m2溶剂的摩尔流率L0.6068kmol/(m2•s)惰气的摩尔流率G0.0438kmol/(m2・s)co2在PC中扩散系数1.17X10-5cm2/s气液两相的粘度0.015mPa•s吸收液与填料的表面张力39.1mPa•s聚乙烯塑料的表面张力33.0mPa•s气相总传质单元数nog11.65气相总传质单元高度Hog0.695m设计高度H17.15m填料层的压降30mmH20/m塔体壁厚22mm除沫器气速1.02m/s除沫器直径0.58m填料支撑板850mm顶部空间咼度1.2m九对本设计评价参考文献化工原理课程设计（天大教材）化学