【冷凝法控制VOCs污染流程相关计算案例综述3200字】.docx

PAGE

PAGE2

冷凝法控制VOCs污染流程相关计算案例综述

目录

TOC\o1-2\h\u19262冷凝法控制VOCs污染流程相关计算案例综述 1

14011.1气态污染物的冷凝分离 1

50421.1.1相平衡常数（m） 1

291151.1.2露点温度及泡点温度的计算 2

161791.2VOCs的冷凝 3

25821.3冷凝系统的设计计算 6

1.1气态污染物的冷凝分离

1.1.1相平衡常数（m）

相平衡常数m是指气相及液相两相在特定的温度T和压力P条件下均达到平衡时，任意组分i的气相与液相的摩尔分数之比。即：

m=y

式中：yi——气象中组分i的摩尔分数

xi——液相中组分i的摩尔分数

对于平衡状态时的气液两相：

?ip

那么有：m=fiL0γiL

式中：fiL0、fiG0——i(纯组分)在液相中的逸度和

γiL、γiG——i在液、气

?i——i

m——平衡物系的压力、温度及组成的函数，实验得出

作如下简化来进行计算：

在常压的条件下，由于组分物化性质相似，将整个系统看作完全理想的系统。

此时?i=1，fiL

m=p

在已知具体温度下的饱和蒸气压pi?和总压p的情况下，可经计算得到平衡常数

在常压的条件下，混合物中不同组分有着不同的分子结构，并且其差别很大，因此将气相看为理想情况下的混合物，?i=1，fiL0=pi0，但液体并不适用

该物系的相平衡常数m在与压力和温度有关联之外，溶液的组成也会影响m的数值（γi与物系的组成有关）。当γiL大于1时，溶液有正偏差；

在中压的条件下，气、液两相均可看作理想体。此时，?i=1，γiL

1.1.2露点温度及泡点温度的计算

露点温度是气态物质在指定压力下出现第一个液滴时的温度；泡点是指定压力下液态物质产生第一个气泡时的温度。

（1）计算露点温度：假设各组分在气态混合物中的体积/质量分数分别为y1，y2，?，yi，?，

首先设定压力为p的时候对应的露点温度为t，然后查询手册或经过一系列计算得到混合气体各个组分在该温度下的气液平衡常数K1，K2，?，Ki，?，K

x1=y1/K1，x2=y

气态组分的各液态组分之和也应等于1，即i=1nxi=1；若i=1nx

（2）泡点温度的计算：与计算露点温度的步骤相似，先设定压力为p的时候对应的泡点温度为t，然后查询手册或计算所得到混合气体各个组分的气液平衡常数K1，K2，?，Ki，?，Kn，与此时

i=1n

最后用i=1n

1.2VOCs的冷凝

假设系统的温度、压力分别为t、p时，VOCs在系统的内部已经冷凝了一部分，进料中组分i的摩尔分数为zi的数据已经知道，然后需计算液化率f和气、液两相平衡状态下的冷凝得到液体的组成部分xi和剩余未被冷凝的气体的组成yi

经过冷凝后得到的液体的量占进料VOCs量的摩尔分数即液化率f，即：

f=B

冷凝装置中各种物质的物料衡算：

F=B+

式中：B——经冷凝后得到的液态物质的摩尔流量，kmol/

F——冷凝装置进口处VOCs的摩尔流量，kmol/

D——冷凝装置出口处未被冷凝的VOCs的摩尔流量，kmol/

将式（3-6）代入式（3-7）得：

F=1?

对组分i进行物料平衡：

F

经整理得到：

zi=1?f

由气、液两相的平衡状态可得：yi=mi?x

xi=

yi=

由式（3-10）、式（3-11）和i=1nxi=1、i=1nyi

从式（3-10）、式（3-11）中可以知道：式中zi为唯一已知数，要求f、xi、yi，必须得知道mi的值，要通过式（3-10）、式（3-11）来进行计算，

（1）在已知工艺运作的基本条件（压力p及温度t）的情况下，求f、xi、yi。由已知的压强p和温度t，来计算对应的mi，然后在不知的情况下设定一个大致合理的f，再通过式（3-10）计算出xi，若i=1nxi=1，则前面设定的f可行。如果等式不成立，则需要再次设定一个不同的f

（2）在已知f的情况下，需要求相关操作的条件以及对应条件下的组成。可知：f=0对应的温度为露点，f=1对应的温度为泡点。所求的冷凝温度应在露点和泡点二者之间进行选取，越接近泡点，有机物去除率越高。故计算冷凝温度过程中，需要先确定露点和泡点，然再设定冷凝温度为t，求出对应的mi，将mi代入式（3-10），求出xi，以i=1nxi=1这个条件来检验设定的温度，或者将mi代入式（3

通过热量衡算可计算出的冷凝过程冷凝装置交换的热量qc

qc=

式中：Hi——组分i为气态时的焓值

?i——组分i为液态时的焓值

通过上式得到了热量qc后，下一步便可