化工设计竞赛1二氧化碳吸收反应精馏动力学说明Word文件下载.docx

1、 （2） （3） （4） （5） （6） （7）（8） （9） （10）（7）-（10）均假定为处于化学平衡状态，即主要发生的动力学反应为（1）-（6）。反应1和2的动力学主要来源于B.R. Pinsent等人于1956年发表于Trans. Faraday Soc.的文章The kinetics of combination of carbon dioxide with hydroxide ions，详细说明见碱洗塔反应精馏动力学说明。反应3和4的动力学主要来源于H. Hikita等人于1977年发表于Chem. Eng. J.的文章The Kinetics of Reactions of C

2、arbon Dioxide with Monoethanolamine, Diethanolamine, and Triethanolamine by a Rapid Mixing Method。反应3动力学方程如下所示：转化即为式中：A=9.771010E=9855.8 calAspen Plus中提供的幂函数表达式形式如下：利用反应5的动力学参数和可逆反应5和6的平衡常数，计算了反应6的动力学参数。在aspen模拟中，使用简化表达式，浓度基础为Molarity，n为零,3和4的指前因子和活化能如表格1所示。将上述正反动力学方程转换为aspen中可输入的对应形式；反应3：反应4：反应5和6的

3、动力学主要来源于E.B. Rinker,等人于1997年发表于GPA Research Report的文章Experimental Absorption Rate Measurements and Reaction Kinetics for H2S and CO2 n Aqueous DEA, MDEA and Blends of DEA and MDEA。其动力学方程如下所示：A=2.22107E=9029反应5：反应6：在aspen模拟中，使用了简化的表达式，浓度基础为Molarity，n是0，指前因子和活化能如表格1所示：表格1 指前因子和活化能的取值Reaction No.kE（cal

4、/mol）14.3210131324922.8310172945139.779855.8 43.2310191565552.22902961.06101625424处于化学平衡状态的反应有： （8）根据标准的Gibbs自由能变化，计算了反应7-10的平衡常数。用于计算标准的自由能MEAH+和MEACOO-的DGAQFM的DHAQFM和CPAQ0在本研究中确定。其它组分的DGAQFM（或DGFORM）、DHAQFM（或DHFORM）和CPAQ0（或CPIG）参数可从Aspen的数据库获得。在aspen模拟中输入的平衡常数形式为参数如表格2所示：表格2 平衡反应常数取值ABCD7-3.03833-

5、7008.36-0.00313488132.899-13445.9-22.47739216.05-12431.7-35.481910-9.4165-4234.89详细说明可见附件aspen自带例子Rate-Based Model of the CO2 Capture Process by MEA using Aspen Plus和Rate-Based Model of the CO2 Capture Process by MDEA using Aspen Plus。因该反应发生与分离耦合，故选择REAC-DIST反应类型，ASPEN中输入界面截图如下：图1 反应创建界面图2 Aspen输入反应界面图3 反应1的输入界面图4 反应1的动力学输入界面图5 反应2的输入界面图6 反应2的动力学输入界面图7 反应3的输入界面图8 反应3的动力学输入界面图9 反应4的输入界面图10 反应4的动力学输入界面图11 反应5的输入界面图12 反应5的动力学输入界面图13 反应6的输入界面图14 反应6的动力学输入界面图15 反应7的输入界面图16 反应8的输入界面图17 反应9的输入界面图18 反应10的输入界面