一、 设计方案的确定 (一) 操作条件的确定1．1吸收剂的选择1．2装置流程的确定1．3填料的类型与选择1．4操作温度与压力的确定45℃ 常压（二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算2．1基础物性数据①液相物性数据对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔 根据上式计算如下：混合密度是：1013.865KG/M3混合粘度0.001288 Pa ·s暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347混合气体的平均密度ρvm = =⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/（8.314*323）=0.769kg/m 3混合气体粘度近似取空气粘度，手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m?h)查手册得CO2在空气中的扩散系数为D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数：在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa 相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s ∙⨯=⨯⨯=-ρ 2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/（1-0.133）= 0.153403出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即 2121min /X m Y Y Y ）V L （--=对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0 2121min /X m Y Y Y ）V L （--==（0.153403-0.00767）/（0.1534/1.78）=1.78 取操作液气比（？）为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67L=2.67×275.58=735.7986kmol/h∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2)∴X1=0.054581①塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h液相质量流量计算即W L =735.7986×（0.7*18+0.3*54）=21190.99968kg/hEckert 通用关联图横坐标为0.011799 查埃克特通用关联图得226.02.0=∙∙L LV F F g u μρρϕφ（查表相差不多） 查表（散装填料泛点填料因子平均值）得1260-=m F φUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s由=1.839191m圆整塔径，取D=1.9m泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s 100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18％(在允许范围内) = 4.724397=70.9%填料规格校核：82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （L W ）min =0.08m 3/m ·h查塑料阶梯环特性数据表得：型号为DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m 2/m 3U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。

<=⨯ 7.375 经校核可知，塔径D=600mm 不合理经反复校核仍得不出合理的D 值经综合考虑，取操作液气比为 55.2677.115)(15min =⨯==VL V L 15*1.78=26.7 L=26.5×117.22=3112.2kmol/h=26.7*735.7986=19645.82262X 1=0004.02.3112)10662.10277.0(32444=⨯-⨯-。

X1=0.00204此时气相质量流量为W V =1500×1.338=2007kg/hW V =13.74kg/s=49464kg/h此时液相质量流量为W L =3112.2×18.02=56081.8kg/h即W L =19645.82262×（0.7*18+0.3*54）=565799.6915kg/hEckert 通用关联图横坐标为0.3150查埃克特通用关联图得035.02.0=∙∙L LV F F g u μρρϕφ 0.04 改选型号为D38的阶梯环查表（散装填料泛点填料因子平均值）得1170-=m F φs m g u L V F LF /228.11338.111702.99881.9035.0035.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯==μϕρφρ 1.7435m/s 取u=0.8u F =0.8×1.228=0.982m/s 1.3948m/s由=⨯⨯==982.014.33600/150044u V D S π0.74m 2.55m圆整塔径，取D=0.8m 2.6m泛点率校核 u=s m /83.08.0785.03600/15002=⨯ 1.34 100982.083.0⨯=F u u ﹪=84.52％(在允许范围内)96.07% 填料规格校核：82125800>==d D 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （L W ）min =0.08m 3/m ·h查塑料阶梯环特性数据表得：型号为DN38的阶梯环的比表面积a t =132.5m 2/m 3U min =(L W )min a t =0.08×132.5=10.6m 3/m 2·h U=min 28.1118.0785.02.998/8.56081U >=⨯ U=105.16经以上校核可知，填料塔直径先用D=800mm 合理若选择丙烯鲍尔环50*50*1.5其比表面积为93 m2/m3U min =(L W )min a t =0.08×93=7.44填料因子为127m-1 Uf= 4.794993m/s取u=0.8u F =0.8×4.794993=3.835=2.436取2.5mU= 113.74>Umin②填料层高度计算Y *1=mX 1=1.78×0.0004=0.000712Y *2=mX 2=0脱因系数为 S=0254.02.311234.4478.1=⨯=L mV 气相总传质单元数N OG =()S Y Y Y Y S S +⎥⎦⎤⎢⎣⎡----***22211ln 11 =0254.00106662.100277.0)0254.01(ln 0254.0114+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯-⨯--- =5.223气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算查常见材质的临界表面张力值表得σc =33dyn/cm=427680kg/h 2液体质量通量为)/(79.1116278.0785.08.5608122h m kg U L ∙=⨯=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-2.0205.08221.075.05.1329408962.99879.1116271072.12.9985.13279.1116270.35.13279.11162794089642768045.1exp 1t w a a =0.502吸收系数由下式计算质量通量为()h m kg U V ∙=⨯⨯=22/82.39948.0785.0338.11500 = 0.237×73.53×0.894×0.004= 0.0623kmol/(m 3·h ·kPa)吸收系数由下式计算 3/182/163/22.9981027.10.310372.62.9980.30.35.132564.079.1116270095.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=--L K =1.189m/h1.1ϕW G G a K a K = 查常见填料的形状系数表得u/u F =66.17％>50﹪ 得()[]()kPa h m kmol a K G ∙∙=⨯-⨯+='34.1/141.12973.65.06617.05.91 得()[]h a K L/96.107092.1035.06617.06.212.2=⨯-⨯+=' H OG =m aP K V a K V G Y 083.08.0785.03.10153.1034.442=⨯⨯⨯=Ω=Ω Z=H OG N OG =0.083×5.223=0.434m得Z ′=1.5×0.434=0.6503m取填料层高度为Z ′=2m查散装填料分段高度推荐值表 对于阶梯环填料15~8=Dh h max ≤6m 取h/D=8 则h=8×800=6400mm计算得填料层高度为2000mm ，故不需分段。