二氧化碳吸收

1、 吸收實驗裝置說明書 一、實驗設備的特點 本實驗裝置可用于實驗教學和科研。通過該實驗裝置，可以了解填料吸收塔的結構，掌握其操 作方法；學習填料塔流體力學性能的測量方法；學習并掌握吸收塔傳質(zhì)性能的測量方法；加深對填 料吸收塔的一些基本概念及理論的理解。 1. 使用方便，安全可靠，直觀； 2. 數(shù)據(jù)穩(wěn)定，實驗準確； 3. 本裝置體積小，重量輕，移動方便。 、設備主要技術數(shù)據(jù)及其附件 1. 設備參數(shù)： 風機：XGB-12 型，550W; 填料塔：玻璃管內(nèi)徑 D = 0.035m，內(nèi)裝 4X 10mm瓷拉啪，填料層高度 Z= 0.60m； 填料塔：玻璃管內(nèi)徑 D = 0.035m，內(nèi)裝 4X 10mm

2、瓷拉啪，填料層高度 Z= 0.60m； 二氧化碳鋼瓶1個、減壓閥1個（用戶自備）。 2. 流量測量： CO2轉(zhuǎn)子流量計：型號：LZB-6 ; 流量范圍：0.06 0.6m3/h; 精度：2.5% 空氣轉(zhuǎn)子流量計：型號： LZB-10 ; 流量范圍： 0.25 2.5m3/h; 精度：2.5% 水轉(zhuǎn)子流量計： 型號：LZB-10 ;流量范圍：16 160 L / h; 精度：2.5% 解吸收塔水轉(zhuǎn)子流量計：型號： LZB-6流量范圍：6 60 L/h 精度：2.5% 3. 濃度測量：吸收塔塔底液體濃度分析： 定量化學分析儀一套 4. 溫度測量：Cu50銅電阻，液溫度。 三、實驗裝置的基本情況 圖

3、1 二氧化碳吸收解吸實驗裝置流程 1-減壓閥；2-CO2鋼瓶；3-CO2流量計；4-解吸塔水流量計；5-解吸塔水泵；6-吸收塔；乙8-取樣閥； 9-吸收塔底出分液閥； 10-吸收塔底回液閥；11-放液閥；12、13-空氣進氣閥；14、15-U型管； 16-解吸塔；17-吸收塔水流量計；18-空氣流量計；19-空氣旁通閥；20-吸收塔水泵；21-風機 吸收質(zhì)（純二氧化碳氣體）由鋼瓶經(jīng)二次減壓閥和轉(zhuǎn)子流量計 3,進入吸收塔塔底，氣體由下向 上經(jīng)過填料層與液相水逆流接觸，到塔頂經(jīng)放空；吸收劑（純水）經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計 17進入塔頂，再噴 灑而下；吸收后溶液由塔底流入塔底液料罐中由解吸泵 5經(jīng)流量計4進入解

4、吸塔，空氣由 18流量 計控制流量進入解吸塔塔底由下向上經(jīng)過填料層與液相逆流接觸，對吸收液進行解吸，然后自塔頂 放空，U形液柱壓差計用以測量填料層的壓強降。四、實驗方法及步驟 1. 測量吸收塔干填料層（ P/Z） u關系曲線（只做吸收塔）： 先全開閥門10和19及進入吸收塔的空氣進氣閥 12,關閉解吸塔的空氣進氣閥 13和閥門9, 啟動風機，（先全開閥19和空氣流量計閥，再利用閥19調(diào)節(jié)進塔的空氣流量。 空氣流量按從小到大的 順序）讀取填料層壓降 P （U形液柱壓差計 9）,然后在對數(shù)坐標紙上以空塔氣速 u為橫坐標，以 單位高度的壓降 P/Z為縱坐標，標繪干填料層 （ P/Z） u關系曲線。

5、2. 測量吸收塔在某噴淋量下填料層 （ P/Z） u關系曲線： 將水流量固定在20L/h （水的流量因設備而定），然后用上面相同方法調(diào)節(jié)空氣流量， 并讀取填 料層壓降 P、轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)和流量計處空氣溫度，并注意觀察塔內(nèi)的操作現(xiàn)象，一旦看到液泛現(xiàn) 象時，記下對應的空氣轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)。 在對數(shù)坐標紙上標出液體噴淋量為 20L/h時的（ P/z）- u?關系曲線（見圖2A ）,從圖上確定液泛氣速，并與觀察的液泛氣速相比較。 3. 二氧化碳吸收傳質(zhì)系數(shù)的測定： 吸收塔與解吸塔（水流量為 40L/h） （1） 打開閥門3、9、13、19,關閉閥門4、10、12、17。 （2） 啟動吸收液泵20將水經(jīng)水

6、流量計17計量后打入吸收塔中，然后打開二氧化碳鋼瓶頂上 的針閥，向吸收塔通入二氧化碳，流量由流量計讀出在 0.1m3/h左右。 （3） 啟動解吸泵5,將吸收液經(jīng)解吸流量計 4計量后打入解吸塔中，同時啟動風機，利用閥門 19調(diào)節(jié)空氣流量（0.25 m3/h）對解吸塔中的吸收液進行解吸。 （4） 操作達到穩(wěn)定狀態(tài)之后，測量塔底的水溫，同時取樣，測定兩塔塔頂、塔底溶液中二氧化 碳的含量。 （實驗時要注意吸收塔水流量計和解吸塔水流量計要一致， 并注意吸收塔下的儲料罐中的液位， 對各流量計及時調(diào)節(jié)以達到實驗時的操作條件不變） 二氧化碳含量的測定 用移液管吸取0.1M的Ba (OH 2溶液10mL放入三角

7、瓶中，并從塔底附設的取樣口處接收塔底 溶液10 mL用膠塞塞好，并振蕩。溶液中加入 2 3滴酚猷指示劑，最后用 0.1M的鹽酸滴定到粉紅 色消失的瞬間為終點。按下式計算得出溶液中二氧化碳的濃度： 2C Ba (OH )2V Ba (OH ) 2 C HCl V HCl 1 C CO 2 = mol L 一 2V溶液 五、 使用實驗設備應注意的事項： 1. 開啟CO2總閥前，要先關閉減壓閥，開啟開度不宜過大。 2. 實驗時要注意吸收塔水流量計和解吸塔水流量計要一致，并注意吸收塔下的儲料罐中的液 位。 3. 作分析時動作迅速，以免二氧化碳溢出。 六、 附錄 1.實驗數(shù)據(jù)的計算及結果 填料塔流體力學

8、性能測定(以填料塔干填料時第 4組數(shù)據(jù)為例) 轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)：0.5m3/h ;填料層壓降U管讀數(shù)：5.0 mmHLO V 0.5 空塔氣諫u = - = - =0.14 3600 /4) D 2 3600 3 /40.035 在對數(shù)坐標紙上以空塔氣速 u為橫坐標，為縱坐標作圖，標繪 當Zu關系曲線，見圖2。 傳質(zhì)實驗(以一套設備吸收塔的傳質(zhì)實驗為例) (a).吸收液消耗鹽酸體積 VI=5.7 ml,則吸收液濃度為: C 2CBa (OH )2VBa (OH )2 一C HC lV HC l _ 2 X 0.0695 尺 10 0.0695 乂 15.6 _ A1 2V溶液 2X10 . (m

9、/s) 單位填料層壓降 A% = 5/0.65=7.6 (mmlO/m) kmol/m因純水中含有少量的二氧化碳，所以純水滴定消耗鹽酸體積 產(chǎn)22- _ 2 0.0695 10 - 0.0695 19.4 2 10 塔底液溫度t =25.6 C 由化工原理下冊吸收這一章可查得 CO2亨利系數(shù) E=1.637252 X 105 kPa 則CO2的溶解度常數(shù)為 = 10 x -1 - = 3.39 X 10-7 kmol，m -Pa Mw E 18 1 .637252 10 塔頂和塔底的平衡濃度為 C A1* = C A2* = H P0=3.39 X 10-7 X 101325=0.034382

10、 mol/L 液相平均推動力為 因本實驗采用的物系不僅遵循亨利定律，而且氣膜阻力可以不計，在此情況下，整個傳質(zhì)過程 阻力都集中于液膜，即屬液膜控制過程，則液側體積傳質(zhì)膜系數(shù)等于液相體積傳質(zhì)總系數(shù)，即 3 VsL CA1 CA2 _ 30 10 / 3600 (0.01529 -0.00209 ) _ l L hS .:CAm 0.56 3.14 (0.035 ) 2 / 4 0.0251 2. 實驗結果列表 表1干填料時 P/z u關系測定 (L=0 填料層高度Z=0.65m 塔徑D=0.035m) 序 號 填料層壓 強降mmHO 單位高度填 料層壓強降 mmHO/m 空氣轉(zhuǎn)子流 量計讀數(shù) m

11、/h 空塔氣速 m/s V=19.4ml，則塔頂水中 CO2濃度為: =0.00209 mol/L M Am = * * & A1 ACA2 ( C A2 C A2)(C A1 C A1) C A1 C A2 二 = = CA2 C * C C * C ln C A2 -C A2 , C A2 -CA2 ln ln ln _ 0.01529 -0.00209 - 0.034382 0.00209 ln - 0.034382 - 0.01529 =0.0251 kmol/m m/s 3 1 2 3.1 0.25 0.07 2 5 7.7 0.5 0.14 3 8 12.3 0.7 0.2

12、0 4 12 P 18.5 0.9 : 0.26 : 5 18 27.7 1.1 0.32 6 22 33.8 1.3 0.38 7 31 P 47.7 1.5 0.43 二 8 38 58.5 1.7 0.49 表1濕填料時 P/z u關系測定 （L=20 填料層高度 Z=0.65m 塔徑 D=0.035m） 序 號 填料 層壓 強降 mmH2O 單位高度 填料層壓 強降 mm2O/m 空氣轉(zhuǎn)子 流量計讀 數(shù)m/h 空塔氣速 m/s 操作現(xiàn)象 1 8.0 12.3 0.25 0.07 流動正常 2 13.0 20.0 0.38 0.11 r流動正常 3 20.0 30.8 0.50 P 0.

13、14 r流動正常二 4 24.0 36.9 0.60 0.17 流動正常 5 36.0 55.4 0.70 0.20 流動正常 6 40.0 61.5 0.80 P 0.23 r流動正常, 7 52.0 80.0 0.90 0.26 流動正常 8 70.0 107.7 1.00 0.29 流動正常 9 88.0 135.4 1.10 0.32 :流動正常 10 110.0 169.2 1.20 0.35 積水 11 129.0 198.5 1.30 0.38 液 泛 12 159.0 244.6 1.40 0.40 液 泛 13 195.0 300.0 1.50 0.43 液 泛 14 230

14、.0 353.8 1.60 0.46 液 泛 表3（1）填料吸收塔傳質(zhì)實驗數(shù)據(jù)表（一） 被吸收的氣體：純CO 吸收劑：水； 塔內(nèi)徑:35 mm 塔類型 吸收塔 填料種類 ?環(huán) 填料尺寸 （m） 4x10 填料層局度 （m） 0.65 CO2轉(zhuǎn)子 e 計讀數(shù) m3 / h 0.200 CO2轉(zhuǎn)子 e 計處氨溫度 c 25.6 e 計處CO2的體積流量 m3 / h 0.156 水轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù) 30.0 水流量 30.0 中和CO2用Ba(OH)2的濃度 M mol /1 0.0695 中和CO用Ba(OH)的體積 ml 10 滴定用鹽酸的濃度 M mol /1 0.0695 滴定塔底吸收液用鹽酸的體積 m l 15.60 滴定空白液用鹽酸的體積 m l 19.40 樣品的體積 ml 10 1 塔底液相的溫度 c 25.6 亨利常數(shù)E 108Pa 1.637252 塔底液相濃度C A1 kmoI / m 0.01529 空白液相濃度CA2 kmoI / m 0.00209 傳質(zhì)單元高度 HL E-7 kmol/(m 3*Pa) 3.39322 平衡濃度 CA* 10 -2 kmol /m 3 3.4382 平均推動力 CAm kmoICO 2/ m 0.0251 液相體積傳質(zhì)系