化工分開過程課程設(shè)計(jì)吸收塔的簡(jiǎn)捷計(jì)算

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化工與制藥學(xué)院

課程設(shè)計(jì)說明書

課題名稱吸收塔的簡(jiǎn)捷計(jì)算專業(yè)班級(jí)2023級(jí)化學(xué)工程與工藝01班學(xué)生學(xué)號(hào)0809030208學(xué)生姓名胡定益學(xué)生成績(jī)指導(dǎo)教師何壽林周玉新吳曉宇課題工作時(shí)間2023.01.09~2023.01.18

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i

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

專業(yè)化學(xué)工程與工藝班級(jí)08化工02班學(xué)生姓名胡定益發(fā)題時(shí)間：2023年1月9日

一、課題名稱

吸收塔的簡(jiǎn)捷計(jì)算

二、課題條件（文獻(xiàn)資料、儀器設(shè)備、指導(dǎo)力量）

用具有三塊理論板的吸收塔處理以下組成的混合氣體（VN+1），貧油(L0)和混合氣體入口溫度定為塔的平均操作溫度32℃，塔壓為2.128MPa，富氣流率為100kmol/h。

組分甲烷乙烷丙烷正丁烷正戊烷正辛烷合計(jì)VN+1，i/kmol/h701510410100L0，i/kmol/h000002020

Abstract

Thisdesignofthetaskisbasedontheaverageabsorptionfactormethodandtheaverageeffectiveabsorptionfactormethodusingn-octaneastheabsorbent,.Weusethen-octanetoseparatethegasmixtures,thecompositionofthemixedgasismethane,ethane,propane,butane1-bromopentane.Mainfactorsthataffecttheoperationarethetowerofgastemperatureandthepressure.Weregardthemixedgasentrancetemperatureastheaveragetemperature:32centigrade,thetowerpressureas2.128MPa.Accordingtotheabovegivenconditions,weusethementionedtwomethodstocalculatethesystem,determinethecleaningthataftereachunitlogisticsflowandthecomposition.Thenwriteapplicationsforthetwokindsofmethodtocalculatethebasicprocedureandmethod,anddrawthecorrespondingprocesschart.

Keywords:absorptionseparationgasmixturecomposition

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II

目錄

引言-1-第1章緒論-2-

1.1吸收技術(shù)概況-2-1.2吸收設(shè)備-2-

1.2.1必需解決的問題-2-1.2.2塔設(shè)備的基本功能-3-1.2.3塔設(shè)備的類型及選用-3-1.3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用-4-1.4吸收的簡(jiǎn)捷計(jì)算法-4-第2章數(shù)學(xué)模型的建立-6-2.1平均吸收因子法-6-

2.1.1基本思想-6-2.1.2吸收因子方程-6-2.1.3計(jì)算步驟-8-2.2平均有效吸收因子法-9-

2.2.1平均有效吸收因子-9-2.2.2計(jì)算步驟-10-

第3章計(jì)算程序的編寫-11-

3.1程序設(shè)計(jì)流程框圖-11-3.2程序開發(fā)的數(shù)學(xué)模型-13-

3.2.1平均吸收因子法解數(shù)學(xué)模型-13-3.2.2．有效吸收因子法解數(shù)學(xué)模型-13-3.3程序解讀-15-第4章分析與評(píng)價(jià)-17-

4.1計(jì)算過程中遇到的問題-17-4.2解決問題的方案-17-4.3編程過程中遇到的問題及解決方案-17-4.4塔內(nèi)氣液相結(jié)果分析圖表-18-4.5兩種計(jì)算方法的結(jié)果圖表對(duì)比-20-第5章結(jié)果-23-

5.1利用平均吸收因子法得到的最終結(jié)果：-23-5.2利用平均吸收因子法得到的最終結(jié)果：-23-第6章設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì)-24-

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a

（2）提供適合的氣液傳質(zhì)設(shè)備；（3）吸收劑的再生循環(huán)使用。1.2.2塔設(shè)備的基本功能

①使氣、液兩相充分接觸，適當(dāng)湍動(dòng)，以提供盡可能大的傳質(zhì)面積和傳質(zhì)系數(shù)，接觸后兩相又能及時(shí)完善分開；

②在塔內(nèi)使氣、液兩相具有最大限度的接近逆流，以提供最大的傳質(zhì)推動(dòng)力；1.2.3塔設(shè)備的類型及選用

根據(jù)塔內(nèi)氣、液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，塔設(shè)備可分為板式塔和填料塔。板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣相以鼓泡蜂窩狀、泡沫狀或噴射狀穿過板上的液層，進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬逐級(jí)接觸逆流操作過程。

填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面向下滾動(dòng)，氣體逆流向上（有時(shí)也采用并流向下）滾動(dòng)，氣、液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，屬微分接觸逆流操作過程。對(duì)于吸收過程，能夠完成分開任務(wù)的塔設(shè)備有多種，如何從眾多的塔設(shè)備中選擇適合類型是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，而進(jìn)行這一項(xiàng)工作則需對(duì)吸收過程進(jìn)行充分的研究后，并經(jīng)多方面對(duì)比方能得到滿意的結(jié)果。一般而言，吸收用塔設(shè)備與精餾過程所需要的塔設(shè)備具有一致的原則要求用較小直徑的塔設(shè)備完成規(guī)定的處理量，塔板或填料層阻力要小，具有良好的傳質(zhì)性能，具有適合的操作彈性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，便于安裝、操作和維修等。一般當(dāng)處理物料量較大時(shí)采用板式塔，當(dāng)要求塔徑在0.8m以下時(shí)多采用填料塔?，F(xiàn)在這種局面已有所改變，直徑在30m以上的填料塔正在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)行。但是吸收過程，一般具有液氣比大的特點(diǎn)，因而更適用填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于過程節(jié)能，所以對(duì)于吸收過程來說，以采用填料塔居多。近年來，隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模的吸收設(shè)備已經(jīng)廣泛用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。具有了很高的吸收效率，以及在節(jié)能方面也日趨完善，填料塔的工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容是在明確了裝置的處理量，操作溫度及操作壓力及相應(yīng)的相平衡關(guān)系的條件下，完成填料塔的工藝尺寸及其它塔內(nèi)件設(shè)計(jì)。

在今后的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)吸收設(shè)備的要求及效率將會(huì)有更高的要求，所以日益完善的吸收設(shè)備會(huì)逐漸應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中。

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氣體氣體液液

液

體

填料層

體

降液管塔板

氣

氣體

體

液體

圖1-1塔設(shè)備圖

液體

1.3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

吸收操作在工業(yè)上的應(yīng)用廣泛，具體應(yīng)用大致有以下幾種：

（1）原料氣的凈化：為除去原料氣中所含雜質(zhì)。吸收可說是最常見的方法。就雜質(zhì)的濃度來說，多數(shù)很低，但由于危害大而仍要求高的凈化率。例如用水或堿液脫除合成氨原料氣中的二氧化碳，用丙酮脫除裂解氣中的乙炔等。

（2）有用組分的回收：如從合成氨廠的放空氣中用水回收氨；從焦?fàn)t煤中以洗油回收粗苯（包括苯、甲苯、二甲苯等）蒸汽和從某些枯燥廢氣中回收有機(jī)溶劑蒸汽等。

（3）某些產(chǎn)品的制?。簩怏w中需要的成分以指定的溶劑吸收出來，成為溶液態(tài)的產(chǎn)品或半成品。如制酸工業(yè)中從含鹽酸、氮氧化物、三氧化硫的氣體中制取鹽酸、硝酸、硫酸；在甲醇/乙醇蒸汽經(jīng)氧化后，用水吸收以制成甲醛（乙醛）半成品等。

（4）廢氣的治理：好多工業(yè)廢氣中含有二氧化硫、氮氧化物（主要是一氧化氮及二氧化氮）、而必需進(jìn)行治理。這類環(huán)境保護(hù)問題在我國(guó)已愈來愈受重視，選擇適當(dāng)?shù)墓に嚭腿軇┻M(jìn)行吸收，是廢氣治理中應(yīng)用較廣的方法。

當(dāng)然，以上目的有時(shí)也難以截然分開，如枯燥廢氣中的有機(jī)溶劑，能回收下來就很有價(jià)值，任其排放則會(huì)污染大氣。

1.4吸收的簡(jiǎn)捷計(jì)算法

在單組分吸收中，當(dāng)吸收量不太大時(shí)，往往被假設(shè)為等溫過程。塔內(nèi)氣相和液相流率也假設(shè)固定不變，這樣就使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。多組分吸收就不同了，不但

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吸收量比較大，塔內(nèi)氣液兩相流率不能看作一成不變，而且由于氣體溶解熱所引起的溫度變化已不能忽略。因此，要獲得確切結(jié)果，必需采用嚴(yán)格解法。進(jìn)行吸收過程簡(jiǎn)捷計(jì)算的主要方法有：

1.吸收因子法(包括平均吸收因子法和平均有效吸收因子法)：平均吸收因子法是假定各板上的吸收因子是一致的，即采用全塔平均的吸收因子來代替各板上的吸收因子，這類方法只有在塔內(nèi)液氣比變化不大的狀況下才是確鑿的。平均有效吸收因子法即采用平均有效吸收因子代替各板上的吸收因子，并使吸收率保持不變，這種方法所得結(jié)果頗為滿意，因此得到廣泛應(yīng)用。

2.解吸因子法：該法用于氣體混合物通過吸收方法將其分開為惰性氣體和易溶氣體兩部分的狀況。解吸的常用方法是使溶液升溫，以減小氣體溶質(zhì)的溶解度，所以在解吸塔底部沒有加熱器，可用直接蒸汽和再沸器的形式，通過加熱器提供熱量使易溶組分蒸出并從解吸塔頂排出，解吸塔底的吸收劑經(jīng)冷卻再送往吸收塔循環(huán)使用。解吸塔也可采用精餾塔，可起到提高蒸出溶質(zhì)的純度和回收吸收劑的作用

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第2章數(shù)學(xué)模型的建立

2.1平均吸收因子法

2.1.1基本思想

假設(shè)各板的吸收因子是一致的，即采用全塔平均的吸收因子來代替各板的吸收因子，平均值的求法，有的采用塔頂和塔底條件下液氣比的平均值，也有的采用塔頂吸收劑流率和進(jìn)料氣流率來求液氣比，并根據(jù)塔的平均溫度作為計(jì)算相平衡常數(shù)的溫度來計(jì)算吸收因子。由于該法只有在塔內(nèi)液氣比變化不大，也就是溶解量甚小，而氣液相流率可以視為定值的狀況下才不至于帶來大的誤差，所以該法用于貧氣吸收計(jì)算有相當(dāng)?shù)拇_鑿性。2.1.2吸收因子方程

假設(shè)全塔各段的A值均相等的前提下，Horton—Franklin方程變?yōu)椋?/p>

vN?1?v1l0?AN?AN?1?┉?A?AN?AN?1?┉?A??（2-1）?N?N?1NN?1?vN?1A?A?┉?A?1AvN?1?A?A?┉?A?1??由等比數(shù)列前n項(xiàng)和的公式：

a0，a0q，a0q2，┉，a0qn?1。通項(xiàng)：an?a0qn?1

1?qnSn?a0

1?q1?AN?11?AN?1?1?1vN?1?v1l1?A?1?AN?1?0?vN?1AvN?11?AN?11?A1?A1?Al0??AN?1?A?l0AN?1?A?AN?1?A?????1?（2-2）?N?1?N?1N?1????AvN?1??A?1?A?1AvN?1A?1?∵l0?Av0，代入上式整理為

vN?1?v1AN?1?A?N?1?i?（克雷姆塞爾方程）

vN?1?v0A?1（2-3）

探討：

⑴v0式與吸收劑或平衡的氣相中i組分的量，當(dāng)出口氣體中i組分與入口吸收劑成平衡時(shí)，則i組分達(dá)到最大吸收量（由相平衡關(guān)系計(jì)算）。

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?方程的左端?i組分被吸收掉的量?相對(duì)吸收量??i（2-4）

i組分最大可能被吸收掉的量——?i或?i均表示吸收強(qiáng)度。

⑵當(dāng)吸收劑本身不揮發(fā)，且不含溶質(zhì)時(shí)，則l0?0，即v0?0。

?i?vN?1?v1??i且0≤?i≤1（2-5）vN?1⑶根據(jù)克雷姆塞爾方程，可知?i?f?A,N?。在該方程中只要知道了其中任意兩個(gè)量就可以求的第三個(gè)量。

?A???lg??1???????1N?lgA⑷對(duì)解吸塔，可利用類似的方法推導(dǎo)出：

（2-6）

lN?1?l1SN?1?S?N?1?C0（相對(duì)蒸出率）

lN?1?l0S?1（2-7）

⑸為了使用便利，克雷穆塞爾等將上列方程繪制成曲線，稱為吸收因子圖或克雷姆塞爾圖。利用這一圖線，當(dāng)規(guī)定了組分的吸收率以及吸收溫度和液氣比等操作條件時(shí)，可以查得所需的理論板數(shù)，或者規(guī)定了吸收率和理論板數(shù)，可求得吸收因子和液氣比。圖的橫坐標(biāo)：吸收因子A或解吸因子S，縱坐標(biāo)為相對(duì)吸收率和蒸出率，以板數(shù)作為參變量，不同的曲線代表不同的板數(shù)。

1）當(dāng)N??時(shí)，由圖可知：0≤A≤1時(shí)，??A（對(duì)角線上N??）；A＞1時(shí)，??1

由克雷姆塞爾方程也可以求得：

AN?1?A?Alim?i?limN?1??A0≤A≤1（2-8）N??N??A?1?1AN?1?A?lim?i?limN?1?羅必塔法則?1A＞1（2-9）N??N??A?1?在精餾時(shí)，我們知道當(dāng)N??時(shí)，所對(duì)應(yīng)的回流比為最小回流比Rm，在吸收中也同樣。當(dāng)N??時(shí)，LV為最小液氣比L?V?min，而吸收因子與LV有關(guān)，則

當(dāng)N??時(shí),得吸收因子Amin??。

L中L↑，??，則吸收效果越好，但Ai超過

VVK2時(shí)，?i增加緩慢，再考慮經(jīng)濟(jì)因素（如吸收劑的回收）。一般

2）當(dāng)N一定時(shí)，則A↑，即A?LV?(1.1~2)L?V?min。

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3）當(dāng)A一定時(shí)，即LV一定時(shí)，則N↑??↑，即隨著板數(shù)的增加，吸收率增加，

但增加的越來越慢，特別是N超過10塊以后，也就是說在實(shí)際生產(chǎn)中，僅靠提高N來提高?是不科學(xué)的，還要考慮其它因素。2.1.3計(jì)算步驟

已知：VN?1,yN?1,P,T,x0,?關(guān)；求：N,V1,y1,i,L0,LN,xN,i

⑴確定關(guān)鍵組分的吸收率。

在多組分精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，根據(jù)分開要求確定輕重關(guān)鍵組分，其它組分在塔頂、塔釜的分派是根據(jù)輕重關(guān)鍵組分在塔頂、塔釜的分派以及各組分的相對(duì)揮發(fā)度而決定的。

在多組分吸收過程中，設(shè)計(jì)吸收塔時(shí)，只能確定一個(gè)對(duì)分開起關(guān)鍵作用的組分，由關(guān)鍵組分的分開要求，求吸收分率?關(guān)，而其它組分的吸收分率就隨之被確定。⑵由?關(guān)求N：

1）由?關(guān)確定L?V?min。

????關(guān)；?L?V??L??1∵N??，A關(guān)min?????V?min??K關(guān)??

min??關(guān)?K關(guān)（2-10）

K關(guān)由全塔的平均溫度、壓力確定。

2）實(shí)際LV?(1.2~2)L?V?min；A關(guān)?LVK關(guān)（2-11）

3）由A關(guān)，?關(guān)查圖或用公式計(jì)算N。

由克雷姆塞爾圖橫軸上的A關(guān)引一垂線和引自縱軸上的?關(guān)值水平相交，交點(diǎn)

??Alg??1?1即為所求的N?；騈?lgA⑶其它組分吸收率的確定

∵各組分在同一塔內(nèi)吸收，∴非關(guān)鍵組分具有一致的理論板數(shù)和液氣比。

L1?K關(guān)A關(guān)K關(guān)VKiLAi；或（2-12）??Ai??A關(guān)L1KiKiVKi?VK關(guān)Ai,Ki為其它任意組分的吸收因子及相平衡常數(shù)，在圖上由某一組分的Ai引

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垂線與板數(shù)N相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)便是?i。

或?i?AiN?1?Ai?1AiN?1（2-13）

⑷求尾氣的組成及量。

當(dāng)l0,i?0時(shí)，?i??i?vN?1,i?v1,ivN?1,i（2-14）

v1,i∴v1,i?vN?1,i??ivN?1,i??1??i?vN?1,i；V1??v1,i；y1,i?⑸吸收液的量及組成以及應(yīng)參與的吸收劑量

∵LN?L0?(VN?1?V1)∴xN?

V1

（2-15）

vN?1?v1?l0（2-16）

LN氣體的平均流率V均?1?VN?1?V1?；L均?1?L0?LN??LV22??V均均（2-17）

(LV)N?(LV)1L（2-18）()均?(LV)NVln(LV)1A代B聯(lián)立A求解思路：V均?L均?????L0???LN?xN

2.2平均有效吸收因子法

2.2.1平均有效吸收因子

埃迪密斯特提出，以某一不變的A值代替A1,A2,┈,AN，而使最終計(jì)算出來的吸收率保持一致，這一A值稱為有效吸收因子Ae，

Ae?AN?A1?1??025?0.5

對(duì)解吸Se?SN?S1?1??0.25?0.5

（2-19）（2-20）

Edmister的假設(shè)，是考慮在一吸收塔中，吸收過程主要是由塔頂一塊和塔釜一塊理論板完成，因此計(jì)算有效吸收因子時(shí)也只著眼于塔頂和塔釜兩塊板，這一設(shè)想與馬多克斯通過一些多組分輕烴吸收過程逐板計(jì)算結(jié)果的研究得出吸收過程主要是吸收塔的頂、釜兩塊理論板完成的結(jié)果一致，顯然對(duì)于一個(gè)只有兩塊板的吸收塔而言，總吸收量的100%將在塔頂釜這兩塊板完成，而對(duì)具有三塊板的吸收塔，則塔頂釜兩塊板約完成中吸收量的88%，當(dāng)具有四塊以上理論板時(shí)，頂釜兩塊板約完成總吸收量的80%，正由于這一原因，尋常吸收塔的理論板數(shù)不需要好多。由于增加塔板并不能顯著改善吸收效果，相反卻使設(shè)備費(fèi)用和操作

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費(fèi)用大幅度上升，要提高吸收率，比較有效的方法時(shí)增加壓力和降低吸收溫度。2.2.2計(jì)算步驟

⑴用平均吸收因子法計(jì)算V1和LN。⑵假設(shè)T1，由熱量衡算確定TN。

L0h0?VN?1HN?1?LNhN?V1H1?Q（2-21）

⑶由經(jīng)驗(yàn)式估算L1和VN。

?v1?vn????vn?1?v?N?1?1N；

Vn?1?V1????VN?1?V?N?1?N?n?N（2-22）

VVn?VN?1(1)VN?1N?1?nN；Ln?Vn?1?L0?V1

N（2-23）

l?對(duì)解吸塔??Nl?0??1?ln?1ln（2-24）

⑷計(jì)算每一組分的A1,AN，Ae。⑸確定各組分的吸收率。

⑹作物料衡算，再計(jì)算V1和LN，并用熱量衡算核算TN，若結(jié)果相差較大，需重新設(shè)T1，直到相符為止。

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第3章計(jì)算程序的編寫

3.1程序設(shè)計(jì)流程框圖

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已知T均均，A均熱衡求(t1)取tN=tN+1+(2~8C)由公式求Vnj,Lnj,tnjANi=LN/(KNiVN)A1i=L1/(K1iV1)求AeiΣ（T-T）

3.2程序開發(fā)的數(shù)學(xué)模型

3.2.1平均吸收因子法解數(shù)學(xué)模型

1.設(shè)L/V的初始值，由溫度查各組分k值計(jì)算出Ai，?i，vi，li，xi，yi。Ai=L/?V*Ki?（3-1）

?i?(Ai4?Ai)/(Ai?1)（3-2）vi?Vi*?i（3-3）li?L0?Vi?vi（3-4）Sv??vi（3-5）xi?li/?li（3-6）

yi?vi/?vi（3-7）

.2由計(jì)算得出的L,V值計(jì)算出新的L/V.氣體的平均流率V均?1?VN?1?V1?；（3-8）21?L0?LN?（3-9）2吸收液的平均流率L均?（L/V）（L0?LN)/(VN?1?V1)（3-10）平均?3.由新的L/V返回步驟1進(jìn)行迭代計(jì)算，記錄下來vi,前并計(jì)算出?vi。

vi,前=上一次的vi

?vi=上一次與這次的差值絕對(duì)值

4.迭代計(jì)算直到vi,前

間有限，大家不可能在一個(gè)程序上面浪費(fèi)太多的時(shí)間。在張莉的某個(gè)編程高手的同學(xué)的幫助下，我們的程序終究得以問世。運(yùn)行過程中，程序出現(xiàn)了一些小的問題，程序運(yùn)行結(jié)果和進(jìn)行筆算算得的結(jié)果有較大的出入，在組員中幾位有編程功底的同學(xué)的努力下，改正了其中的錯(cuò)誤并成功運(yùn)行得到結(jié)果。雖然最終所得的程序并非如預(yù)想搬的完美，但是對(duì)于我們這些在編程領(lǐng)域涉足不深的同學(xué)們來講，也可以稱得上是十分不錯(cuò)了。

4.4塔內(nèi)氣液相結(jié)果分析圖表

由計(jì)算結(jié)果得到三塊塔板上的溫度以及氣液相流率數(shù)據(jù)，并作圖如下：

表4-1塔板計(jì)算結(jié)果

塔板123

T/℃4042.6951358753.84175132

V/(Kmol/h)88.334492.063395.9496

L/(Kmol/h)23.728927.615231.6656

圖4-1溫度梯度圖

由于吸收過程伴隨有放熱效應(yīng)，因此在吸收劑參與塔內(nèi)后自上而下滾動(dòng)的過程中，隨著溶質(zhì)濃度的不斷加大，吸收液的溫度也不斷的升高。吸收液溫度的高低與氣相中溶質(zhì)濃度、吸收劑用量以及溶解熱的大小等因素有關(guān)。假使在氣體中溶劑濃度較低，吸收劑用量較大的狀況下，溶質(zhì)被吸收所放出的熱量不足以使吸收液的溫度有顯著的升高，因此對(duì)吸收過程不會(huì)有明顯的不利的影響。但是，當(dāng)

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氣體混合物中溶質(zhì)濃度很高，吸收劑用量不大的狀況下，溶質(zhì)被吸收所放出的熱量往往會(huì)使吸收液的溫度上升幾十度。隨著吸收液溫度升高，將使氣體的溶解度急劇的降低，這對(duì)吸收是不利的。為了保持吸收液對(duì)氣體具有較高的溶解度，在吸收塔內(nèi)往往加設(shè)若干個(gè)中間冷凝器以保持塔內(nèi)溫度大致在預(yù)期的范圍內(nèi)。

從上圖可以看出，本吸收塔若不加設(shè)中間冷凝器，在絕熱條件下操作，則吸收液的溫度將從塔頂?shù)?0度上升至塔底的53.8度，既上升溫度為13度左右，隨著溫度的升高，溶質(zhì)的溶解度有一定的減少。為了能完成吸收任務(wù)，可以加設(shè)中間冷凝器。

圖4-2液相流率梯度圖

吸收劑流率對(duì)吸收效果的影響具有兩重性，增大L雖能增大吸收推動(dòng)力，但由于同時(shí)增加了解吸操作的負(fù)擔(dān)，假使由此引起解吸操作不正常，則會(huì)使進(jìn)入吸收塔的吸收劑的濃度增大，與前者效果相抵。而且在一些特別狀況下，即使但從吸收角度考慮，提高L對(duì)降低y2也并非總是有效。假設(shè)有一H→∞的填料吸收塔。這時(shí)只要A≠1，那么就會(huì)在塔底或塔頂出現(xiàn)氣-液兩相趨于平衡的狀況。如下圖所示。

Y1

Y1Y2X2

Y2?X1X2X1圖4-3吸收塔的調(diào)理

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如L/Vm——?dú)?、液兩相在塔頂趨于平衡，這時(shí)，為要降低Y2，只有降低入口吸收劑的濃度X2，而增大L只能是徒勞無益。

吸收劑在三塊塔板上與上升氣體充分接觸，并在總體上保持氣液兩相逆流滾動(dòng)。吸收劑在向下滾動(dòng)的過程中在塔板上與氣體接觸，呈鼓泡、泡沫、噴射三種接觸狀態(tài)。從塔頂?shù)剿诇囟戎饾u增高，液相流率也逐漸增加。

圖4-4氣相流率梯度圖

由上圖可看出，氣體從塔頂進(jìn)入，在向塔頂上升的過程中流率是逐漸減小的。氣體在每一級(jí)塔板上與吸收劑接觸，關(guān)鍵組分被吸收帶走，剩余氣體繼續(xù)上升。并且在上升的過程中，氣體不斷被上面流下的低溫液體冷凝降下，在塔底再次汽化上升。

4.5兩種計(jì)算方法的結(jié)果圖表對(duì)比

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兩種方法的流率比較807060流率kmol/h50403020230123組分456li1vi1li2vi2

圖4-5流率對(duì)比圖

兩種方法的組成比較80706050li1vi1li2vi2組成403020230123組分456

圖4-6組成對(duì)比圖

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各次計(jì)算溫度對(duì)比圖706050溫度值403020230123456計(jì)算次數(shù)T1T2T3

圖4-6溫度對(duì)比圖

圖表分析：

從兩張圖表上分析可知，運(yùn)用兩種方法進(jìn)行簡(jiǎn)捷計(jì)算所得的各組分的流率和組成均相差不大，因此，可見平均吸收因子法和有效吸收因子法在本次設(shè)計(jì)中均可采用且誤差較小。但是在最終所得的結(jié)果中可知，兩種方法還是有一定的差異，原因在于兩種方法所采用的數(shù)學(xué)模型不同，相對(duì)于平均吸收因子法來講，有效吸收因子法計(jì)算誤差更小些，相對(duì)而言計(jì)算過程也更為繁雜。

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第5章結(jié)果

5.1利用平均吸收因子法得到的最終結(jié)果：

表5-1組分01C0C20C340n-C3.91840.15590.0816

50n-C0.98880.029240.01120.000130.0112

2.6E-0580n?C0.9515000∑

86.1881

li2.35220.0695767.6478

2.27480.0672812.7252

4.27770.12655.7223

20.00033.8119xiviyi

0.7848850.1476450.0663930.00094767.6486

12.726

5.72360.001290.08170.000118

00.00305vi，前

?vi0.0008390.000767

5.2利用平均吸收因子法得到的最終結(jié)果：

表5-2組分li2.25071.82823.11042.86190.957520.000031.0087

xiviyivi，前?vi0C10C2C30

0n-C40.072667.74930.7613030.059013.17180.1480120.10030.09230.03090.6450

6.88960.0774181.13810.0127890.04250.0004770.000088.9913

01

67.7480.00134113.17070.0010926.88790.0016541.13720.0008820.04249.15E-05

0

0

n-C50C0n?8∑

88.98620.005061

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第6章設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì)

歷時(shí)兩個(gè)多星期的分開過程課程設(shè)計(jì)終究順利完成。在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，辛苦在所難免，但收獲亦不小。

本次的課程設(shè)計(jì)，我們小組共9名成員各有各的工作。我與另幾名成員負(fù)責(zé)吸收的計(jì)算部分，即分別用平均吸收因子法和平均有效吸收因子法確定凈化后各股物流的流量和組成。

在本次課程設(shè)計(jì)的開始,為了對(duì)吸收過程有更全面深刻的了解，也為了使此次設(shè)計(jì)完成得盡善盡美，我們查閱了大量的相關(guān)設(shè)計(jì)資料。在做吸收塔課程設(shè)計(jì)過程中,一切都要有據(jù)可依,有理可尋,光有不切實(shí)際的設(shè)想是無法順利的完成設(shè)計(jì)的,所以查閱資料就是必不可少的步驟了，古語亦有云“磨刀不誤砍柴工〞。要做好這次課程設(shè)計(jì),就必需做到:在設(shè)計(jì)程序之前,對(duì)所用吸收塔有一個(gè)系統(tǒng)的了解；要有一個(gè)明了的思路和一個(gè)完整的設(shè)計(jì)流程圖；在設(shè)計(jì)過程中,不能妄想一蹴而就,反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成解釋程序習(xí)慣,讓人一看就能明白你的思路,也為資料保存和交流提供便利；在設(shè)計(jì)過程中遇到問題很正常,我們應(yīng)當(dāng)及時(shí)提出問題并找出解決方法,并引以為戒，以免再碰見同樣的問題。在這次課程設(shè)計(jì)中,我們還運(yùn)用到了以前所學(xué)的一些專業(yè)課知識(shí)：CAD制圖，編程等，在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，我們通過看書與查閱資料把它們重新?lián)炱饋恚@是我做這次課程設(shè)計(jì)的又一收獲。

整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程緊張又充實(shí)。為了這個(gè)設(shè)計(jì)，我們小組的所有成員坐在一起探討，查閱資料，確定計(jì)算方案，通過大家的共同努力得出計(jì)算過程，為僅僅只了解皮毛的程序設(shè)計(jì)翻書查資料、探討步驟，畫CAD圖，寫設(shè)計(jì)說明書等等，為了設(shè)計(jì)的如期完成而做了各種努力。在這個(gè)過程中，我們也遇到了好多問題與困難，也出現(xiàn)了看法分歧，但我們所有成員坐在一起共同探討商討，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，分析問題，解決問題，再繼續(xù)設(shè)計(jì)下去。在完成了這次設(shè)計(jì)之后，有一種如釋重負(fù)的感覺，但我相信每一位做了課程設(shè)計(jì)的同學(xué)，一定能夠?qū)ξ盏倪^程有個(gè)更深的了解?；ぴO(shè)計(jì)最重要的是團(tuán)隊(duì)精神，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，沒有誰能夠真正一個(gè)人走下去，設(shè)計(jì)的完成靠的是每一位小組成員的共同努力與合作！生活也是如此，誰又能真正獨(dú)立于社會(huì)不依靠他人而生活呢？課程設(shè)計(jì)只是一個(gè)小的鍛煉，想要立足于社會(huì)，需要良好的團(tuán)隊(duì)精神。課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們所學(xué)課程內(nèi)容把握狀況的一次考驗(yàn)，有著極其重要的意義。通過課程設(shè)計(jì)能提高我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，能全面地檢查并把握所學(xué)內(nèi)容。根據(jù)課堂講授內(nèi)容，學(xué)生在實(shí)踐中做相應(yīng)的自主練習(xí)，消化課堂所講解的內(nèi)容,從理論到實(shí)踐，穩(wěn)定了以前學(xué)的知識(shí)，同時(shí)學(xué)到了課堂上不能學(xué)到的內(nèi)容，正所謂實(shí)踐出真知。

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通過這次課程設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)把握,但在運(yùn)用到實(shí)踐的過程中仍有意想不到的困惑,經(jīng)過一番努力才得以解決，這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。通過這次設(shè)計(jì),我懂得了學(xué)習(xí)的重要性,了解到理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義,學(xué)會(huì)了堅(jiān)持,耐心和努力,這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的模范。覺得課程設(shè)計(jì)反映的是一個(gè)從理論到實(shí)際應(yīng)用的過程,但是更遠(yuǎn)一點(diǎn)可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從學(xué)校轉(zhuǎn)到踏上社會(huì)的一個(gè)過程.小組人員的協(xié)同、相處,以及自身的動(dòng)腦和努力,都是以后工中需要的。

在這十幾天中，我們小組成員分工明確，齊心協(xié)力，互幫互助，積極探討，共同見證了從調(diào)研到最終一份報(bào)告的完成。最終更離不開老師的指導(dǎo)，并且感謝老師在這段時(shí)間對(duì)我們寄予的信心和期待！

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errT3[j]=fabs(T3[j]-T3[j-1]);

}while(err2[j]>=0.01||errT1[j]>=0.1||errT2[j]>=0.1||errT3[j]>=0.1);/*誤差是否滿足精度要求*/

/***寫入磁盤文件***/

fp2=fopen(\其次組數(shù)據(jù).xls\fprintf(fp2,\迭代次數(shù)n2=%d\\n\for(j=0;j

氣體CP/(kJ/(kmol.K))35.1251.4571.5295.83116.69Σr(0℃)5612.509121.0016560.0022380.0028046.00V470.0015.0010.004.001.00100.00H46736.2810767.3718848.7325446.4631780.13H4V4471539.79161510.59188487.34101785.8531780.13955103.70（２）計(jì)算尾氣和吸收液帶走熱量

氣體CP/(kJ/(kmol.K))r(0℃)35.1251.4571.5295.83116.69液體CP/(kJ/(kmol.K))L3H3/T381.96133.20128.20144.00168.80238.66195.20303.20548.73563.93166.614773.206550.87組分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H12V167.6212.725.720.080.01H1H1V1L356137017.30474498.602.38912111179.00142238.242.281656019420.80111081.154.282238026213.202196.673.922804632713.60425.280.9920.00730439.9333.84n-C8H180.00Σ86.16V1V2V3V4L1/V186.158690.545395.1553100.00000.2830L0L1L2L3L3/V320.000024.386728.996733.84140.3556熱量衡算ΣH4V4(SH4)L0H0ΣH3L3(SH)ΣV1H1(SH1)T3955103.701527426550.87730439.9357.61159各板溫度T初始40T032Ki，1Ki，3T140.1169Ai，1T248.6471Ai，3T357.6116ψT432組分CH4C2H6C3H8Ae8.80009.80000.03220.03630.03620.03612.20002.60000.12870.13680.13590.13560.75001.05000.37740.33870.34650.3369武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書

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n-C4H10n-C5H120.11000.15002.57312.37102.45330.95870.09000.16003.14492.22282.57620.9634liVixiyiVi，前ΔVi最終結(jié)果組分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H12n-C8H18Σ2.530467.46960.07730.773167.61840.14882.034312.96570.06210.148612.72370.24203.36936.63070.10290.07605.71970.91103.83500.16500.11720.00190.08380.08120.96340.03660.02940.00040.01300.023620.00000.00000.61100.00000.00000.000032.732387.26771.00001.000086.15861.4067

其次次氣體CP/(kJ/(kmol.K))r(0℃)35.1251.4571.5295.83116.69液體CP/(kJ/(kmol.K))L3H3/T381.96133.20128.20144.00168.80238.66195.20303.20548.73563.93166.614773.206550.87組分CH4C2H6C3H8V167.4712.976.63H1H1V1L356137017.30473454.252.38912111179.00144943.992.281656019420.80128774.044.282238026213.204326.213.922804632713.601197.780.9920.00752696.2833.84n-C4H100.17n-C5H120.04n-C8H180.00Σ87.27V1V2V3V4L1/V187.267791.320795.5618100.00000.2756L0L1L2L3L3/V320.000024.053028.294133.84140.3541熱量衡算ΣH4V4(SH4)L0H0ΣH3L3(SH)ΣV1H1(SH1)T3955103.70152742.46550.87752696.2854.21413各板溫度T初始40T032Ki，1Ki，3T139.0712Ai，1T2T346.470854.2141Ai，3-39-

T432組分Aeψ武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書

CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H128.80009.70000.03130.03650.03630.03632.20002.50000.12530.14170.13980.13950.75000.98000.36750.36140.36260.35140.11000.16002.50572.21332.33000.95330.09000.13003.06252.72412.86400.9719liVixiyiVi，前ΔVi最終結(jié)果組分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H122.543167.45690.07720.774867.46960.01272.092712.90730.06350.148212.96570.05843.51436.48570.10670.07456.63070.14503.81320.18680.11580.00210.16500.02180.97190.02810.02950.00030.03660.0085n-C8H1820.00000.00000.60730.00000.00000.0000Σ32.935187.06491.00001.000087.26770.2464第三次氣體CP/(kJ/(kmol.K))35.1251.4571.5295.83116.69液體CP/(kJ/(kmol.K))L3H3/T381.96133.20128.20144.00168.80238.66195.20303.20548.73563.93166.614773.206550.87組分CH4C2H6C3H8V167.4612.916.49r(0℃)H1H1V1L35612.507017.30473365.242.389121.0011179.00144290.622.2816560.0019420.80125957.954.2822380.0026213.204897.563.9228046.0032713.60919.990.9920.00749431.3633.84n-C4H100.19n-C5H120.03n-C8H180.00Σ87.06V1V2V3V4L1/V187.0649L091.1791L195.4877L2100.0000L30.2770L3/V320.000024.114228.422933.84140.3544熱量衡算ΣH4V4(SH4)L0H0ΣH3L3(SH)ΣV1H1(SH1)T3955103.70152742.406550.87749431.3654.71各板溫度T初始40T032T139.2241T2T346.789654.7125T432武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書

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組分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H12Ki，1Ki，3Ai，1Ai，3Aeψ8.80009.70000.03150.03652.20002.50000.12590.14180.75000.98000.36930.36160.11000.16002.51792.21500.09000.13003.07742.72620.03640.03640.14000.13970.36320.35202.33590.95362.87130.9721

最終結(jié)果組分CH4C2H6C3H8n-C4H10n-C5H12n-C8H18ΣliVixiyiVi，前ΔVi2.545467.45460.07730.774967.45690.00232.095212.90480.06360.148212.90730.00243.51966.48040.10680.07446.48570.00533.81430.18570.11580.00210.18680.00110.97210.02790.02950.00030.02810.000220.00000.00000.60700.00000.00000.000032.946587.05351.00001.000087.06490.0113

第四次氣體CP/(kJ/(kmol.K))r(0℃)35.1251.4571.5295.83116.69