年产八万吨合成氨原料气净化脱碳及再生工艺设计(毕业设

气体

分子扩散体积

CO2 26.9

CO 18.9

H2 7.07

N2 17.9

CH4 16.1

?V

由表得： DCO2?CO?1.007?10?7 DCO2?H2?3.977?10?7

DCO2?N2?1.024?10?7 DCO2?CH4?1.278?10?7

二氧化碳在气体中的扩散系数：

1?yCO21?0.202

DG?n??1.587?10?6m/s 5yi50.414?10?i?1DCO2?iyH2yCO计算得：?8.298?105 ?5.958?105

DCO2?H2DCO2?CO

yN4DCO2?N2?20.508?105

yCH4DCO2?CH4?15.650?105

二氧化碳在碳酸丙烯酯中的扩散系数： T-8

DL=7.78×10×? =7.78×10-8×303.15/2.596

L

=9.085×10-6cm2/s=9.085×10-10m2/s

二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度系数： ??Lxco2 H=

MPCPCO2由物热衡算知：

?PCO2=330.00kPa xco=0.260kmolCO2/mPC 23

所以， H=0.0092kmol/(kpa﹒m3)

4.5.2 脱碳塔泛点速度计算

2uFL1?1a?0.2 Lg[ ] =A－1.75()4(G)8 (3)G?LV1?Lg??L式中：uF—泛点空塔速度，m/s

g—重力加速度，9.81m/s2

?L—碳酸丙烯酯粘度，2.569（cp）

a

?3 ?L—碳酸丙烯酯30℃时的密度，1188kg/m3

—干填料因子，172m-1

L—碳酸丙烯酯流量，1912273kg/h V1—进塔气体流量，G=43170kg/h 将上述各值带入公式：

2L1?1uFa?0.2 Lg[ (3)G?L ] =A－1.75()4(G)8

G?Lg??L219122731413.4718uFa?0.2 Lg[ (3)G?L ]=0.022－1.75()()

431701188g??L2Lg[0.16uF]=-2.484

所以，泛点空塔速度uF=0.14m/s

4.5.3 脱碳塔塔径计算

①操作速度取泛点速度的70% 即操作速度u=0.14×70%=0.10m/s 操作状态下的气体体积流速：

273.15?301 V=47777.3?=0.89m3/s ?273.153600②脱碳塔径D D=

4V4?0.89==3.37m ?u3.14?0.10实际取塔径?3600mm

③塔截面积： ??AT=D2??3.42=10.17m2

44④实际空塔速度： 4V4?0.89=0.10m/s uF???D23.14?3.42⑤核算径比：

D/d=3600/50=68>10~15, 满足阶梯环的径比要求

⑥泛点率校核：

?=0.10/0.14×100%=70%>50%(在允许范围内) uF因为对于散装材料，其泛点率的经验值⑦喷淋密度的校核：

?uF=0.5～0.85

依Morris等的推荐，d<75mm环形及其他填料的最小润湿速率（MWR）为0.08m3/(m﹒h)

由式 L喷，min=(MWR)﹒at

=0.08×106.4

=8.512m3/(m2﹒h)

因为L喷=

Lh1593.532

?=175.90m/(m﹒h) 220.785D0.785?3.4故满足最小喷淋密度要求

4.5.4 填料层高度计算

如用传质单元法计算填料层高度Z则可 根据式 Z=HOG﹒

\(1?y)1mdyGM2NOG= ?yy1*Kya(1?y)(1?y)(y?y)1. 传质单元高度HOG计算：

\GM HOG=

Kya其中 Ky=KG﹒P

111?? KGakGaHkLa2H=

??LxcoMPCPCO2 .

①计算的传质系数

2?aW?C0.75UL0.1U2Lat?0.05UL0.2??1?exp??1.45()()(2)()?

at?a??g??aLtLLLLt???400.75210718.790.1210718.792?106.4?0.0521078.7920.2??1?exp??1.45()()()()39.1106.4?2.5611932?1.27?1081193?39.1?106.4???

=0.84

由计算知aW=0.84at=89.38m2/m3

L’1912273. 式中：UL=kg/(m h) ??210718.79220.785D0.785?3.4?L、?V－气体、液体的黏度，kg/(m?h)[1Pa?s?3600kg/(m?h)] ?V、?L－气体、液体的密度，kg/m3

DL、DG－溶质在气体、液体中的扩散系数，m2/h

R－通用气体常数，8.314(m3?kPa)/(kmol?K) T－系统温度，K

at－填料的总比表面积，m2/m3 aW－填料的润湿比表面积，m2/m3

g－重力加速度，1.27×108m/h

?L－液体的表面张力，kg/h2(1dyn/cm?12960kg/h2) ?C－填料材质的临界表面张力，kg/h2(1dyn/cm?12960kg/h2)

?－填料形状系数

上述修正的恩田公式只适用于u?0.5uF的情况，由计算得知u?0.5uF

?UV气膜吸收系数计算： kG?0.237?????tV????0.7??V???D?VV????13??tDV??? RT??气体质量通量为 UV1?47777.3?20.24?4757.05kg/(m2?h) 222.4?0.785?3.437717.3?14.422?2675.54kg/(m?h) 222.4?0.785?3.4 UV2??UVkG?0.237?????tV????0.7??V???D?VV????13??tDV??? RT??0.713??106.4?1.587?10?6?3600?4757.051.465?10?5?3600????0.237????????5?68.314?298.15?1.465?10?3600?106.4??16.84?1.587?10?3600??? = 0.237?112.145?0.74?2.45?10-4 =4.82?10-3

?UVkG?0.237?????tV????0.7??V???D?VV????13??tDV? ??RT??