試驗(yàn)六吸收試驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)六吸收實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六吸收實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 了解填料吸收塔的基本結(jié)構(gòu)、性能和特點(diǎn)。（2） 練習(xí)并掌握填料塔操作方法。（3） 了解氣體通過填料層的壓降與流速及與噴淋密度的關(guān)系（4） 學(xué)習(xí)并掌握總傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定方法。（5） 掌握操作條件對(duì)傳質(zhì)系數(shù)的影響規(guī)律。2 基本原理2.1 填料塔流體力學(xué)特性氣體通過干填料層時(shí)，流體流動(dòng)引起的壓降和湍流流動(dòng)引起的壓降規(guī)律相一 致。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中 P/Z 對(duì) G，作圖得到一條斜率為 1.82 的直線（圖 1 中 的 aa線）。而有噴淋量時(shí)，在低氣速時(shí)（c 點(diǎn)以前）壓降也比例于氣速的 1.82 次幕，但大于同一氣速下干填料的壓降（圖中 bc 段）。隨氣速增加，

2、出現(xiàn)載點(diǎn)（圖 中 c 點(diǎn)），持液量開始增大。圖中不難看出載點(diǎn)的位置不是十分明確，說明氣液 兩相流動(dòng)的相互影響開始出現(xiàn)。壓降氣速線向上彎曲，斜率變徒（圖中 cd 段）。 當(dāng)氣體增至液泛點(diǎn)（圖中 d 點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中可以目測(cè)出）后在幾乎不變的氣速下，壓 降急劇上升，此時(shí)液相完全轉(zhuǎn)為連續(xù)相， 氣相完全轉(zhuǎn)為分散相，塔內(nèi)液體返混和 氣體的液沫夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重，傳質(zhì)效果極差。圖 6.1 填料層壓降空塔質(zhì)量流速關(guān)系圖實(shí)驗(yàn)六吸收實(shí)驗(yàn)測(cè)定填料塔的壓降和液泛氣速是為了計(jì)算填料塔所需動(dòng)力消耗和確定填料 塔的適宜操作范圍，選擇合適的氣液負(fù)荷。 實(shí)驗(yàn)可用空氣與水進(jìn)行。在各種噴淋 量下，逐步增大氣速，記錄必要的數(shù)據(jù)直至剛出現(xiàn)液泛時(shí)

3、止。但必須注意，不要 使氣速過分超過泛點(diǎn)，避免沖跑和沖破填料。2.2 以液相為基準(zhǔn)的總體積傳質(zhì)系數(shù) KYa 的測(cè)定本實(shí)驗(yàn)考查水對(duì)于二氧化碳的吸收性能， 對(duì)于水而言，二氧化碳屬于難溶性 氣體，平衡常數(shù) m 值大，平衡線很陡，吸收過程傳質(zhì)阻力主要集中在液相，屬 于液相擴(kuò)散控制過程(或液膜控制過程)，因此，以液相為基準(zhǔn)的總體積傳質(zhì)系 數(shù)近似等于液相總體積傳質(zhì)系數(shù)，即：式(6.1)中：Kxa以液相為基準(zhǔn)的總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/ (m3s); ka液 相總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol/ m3s。通過式(6.2)計(jì)算液相總體積傳質(zhì)系數(shù)：kxa興CA!C2(6.2)ZSCAm(6.2)式中：VL吸收液流量，m

4、3/s； Z填料層高度，m； S填料塔截面 積，m2；CA1塔底吸收液中二氧化碳濃度，kmol/ m3; CA2塔頂吸收液中二氧 化碳濃度，kmol/ m3； CAm液相平均推動(dòng)力，kmol/ m3。液相平均推動(dòng)力的計(jì)算見下式：(C：2CA2)(CAICAI)!CA2CA2ln lCA1CAI對(duì)于本實(shí)驗(yàn)考查的純水吸收二氧化碳，有:CAI=CA2=HPA式(6.4)中 H溶解度系數(shù)，kmol/(m3Pa); PA溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓,Pa。對(duì)于稀溶液而言，因?yàn)槿苜|(zhì)的濃度很小，因此式(6.5)中二氧化碳的溶解xakxa(6.1)(6.3)(6.4)實(shí)驗(yàn)六吸收實(shí)驗(yàn)度系數(shù)計(jì)算方法近似等于：1H丄丄(

5、6.5)MsE式（6.5）中：p溶劑密度，Kg/m3;p溶解的相對(duì)分子質(zhì)量，g/mol;E 為特定溫度下，二氧化碳溶解于水中的亨利系數(shù)，Pa。聯(lián)立（6.1）-（6.5）式，可以得到以液相為基準(zhǔn)的總體積傳質(zhì)系數(shù)值。3 實(shí)驗(yàn)裝置3.1 裝置流程圖 6.2 二氧化碳吸收解吸實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖1-解吸液水箱；2-解吸液液泵；3-吸收液液泵；4-風(fēng)機(jī)；5-空氣旁通閥；6-空氣流量計(jì)；7-吸收液流量計(jì)； 8-吸收塔；9-吸收塔塔底取樣閥；10、11-U 型壓差計(jì)；12-解吸塔；13- 解吸塔塔底取樣閥；14-解吸液流量計(jì)；15- CO2流量計(jì)；16-吸收用空氣流量計(jì)； 17-吸收 用氣泵；18- CO2鋼

6、瓶；19、21-水箱放水閥；20-減壓閥；22-吸收液水箱； 23-放水閥；24-回水閥吸收質(zhì)（純二氧化碳?xì)怏w或與空氣混合氣）由鋼瓶經(jīng)二次減壓閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì) 15 計(jì)量后，由塔底進(jìn)入吸收塔內(nèi)，氣體自下而上經(jīng)過填料層，與吸收劑純水逆流接觸進(jìn)行吸收操作，尾氣從塔頂放空；吸收劑經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 14 計(jì)量后由塔 頂進(jìn)入噴灑實(shí)驗(yàn)六吸收實(shí)驗(yàn)而下；吸收二氧化碳后的溶液流入塔底液料儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存， 再由吸收液 泵 3 經(jīng)流量計(jì) 7 計(jì)量后進(jìn)入解吸塔，空氣由 6 流量計(jì)控制流量進(jìn)入解吸塔塔底， 自下而上經(jīng)過填料層與液相逆流接觸對(duì)吸收液進(jìn)行解吸，解吸后氣體自塔頂放 空。U 形液柱壓差計(jì)用來測(cè)量填料層兩端的壓強(qiáng)降。3.2

7、 主要設(shè)備與儀器二氧化碳吸收與解吸實(shí)驗(yàn)裝置主要設(shè)備及儀器規(guī)格參數(shù)見表3.1。表 3.1 主要設(shè)備與儀器規(guī)格及參數(shù)序號(hào)名稱規(guī)格及參數(shù)1填料塔玻璃管內(nèi)徑 D=0.050 m，內(nèi)裝 機(jī) 0X10 mm 瓷拉西環(huán)；填料層高度Z = 0.85 m2風(fēng)機(jī)XGB-12 型，550 W3C02轉(zhuǎn)子流量計(jì)型號(hào) LZB-6 ; 流量范圍 0.060.6 m3/h;精度 2.5%;4空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)型號(hào) LZB-10 ;流量范圍 0.252.5 m3/h;精度 2.5%5水轉(zhuǎn)子流量計(jì)型號(hào) LZB-10 ;流量范圍 16160 L/h ;精度 2.5%;6解/吸收塔水轉(zhuǎn) 子流量計(jì)型號(hào) LZB-6流量范圍 660 L/h

8、 精度 2.5%7溫度測(cè)量PT100 鉑電阻，測(cè)氣相、液相溫度4 實(shí)驗(yàn)步驟與注意事項(xiàng)4.1 實(shí)驗(yàn)步驟4.1.1 測(cè)量解吸塔干填料層（ P/Z）u 關(guān)系曲線先全開空氣旁路調(diào)節(jié)閥 5,啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，（先全開閥 5 和空氣流量計(jì)閥，再利 用閥 5 調(diào)節(jié)進(jìn)入解析塔內(nèi)的空氣流量， 空氣流量從小到大） 。 讀取填料層壓降P（U 形液柱壓差計(jì) 11） ，然后在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以空塔氣速 u 為橫坐標(biāo)，以單位高 度的壓降厶 P/Z 為縱坐標(biāo)，標(biāo)繪干填料層（ P/Z）u 關(guān)系曲線。4.1.2 測(cè)量吸收塔在噴淋狀態(tài)下填料層（ P/Z）u 關(guān)系曲線將水流量固定在 100 L/h （水流量大小因設(shè)備而定），然后米用上面相同步

9、驟 調(diào)節(jié)空氣流量，并讀取填料層壓降 P、轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)和流量計(jì)處空氣溫度， 注意觀察塔內(nèi)操作現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，立即記下對(duì)應(yīng)空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)。 在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)出液體噴淋量為100 L/h 時(shí)的（ P/Z）u 關(guān)系曲線（見圖2A），在圖上確定液泛氣速，并與觀察的液泛氣速相比較是否吻合。實(shí)驗(yàn)六吸收實(shí)驗(yàn)4.1.3 二氧化碳吸收傳質(zhì)系數(shù)測(cè)定吸收塔與解吸塔（水流量為 40 L/h）（1） 打開閥門 5,關(guān)閉閥門 9、13。（2）啟動(dòng)吸收液泵 2 將水經(jīng)水流量計(jì) 14 計(jì)量后打入吸收塔中，然后打開二氧化碳鋼瓶頂上的針閥 20，向吸收塔通入二氧化碳（二氧化碳?xì)怏w流量計(jì)15的閥門要全開），流量由流量計(jì)

10、讀出在 0.1 m3/h 左右。（3） 吸收進(jìn)行 15 分鐘后，啟動(dòng)解吸泵 2,將吸收液經(jīng)解吸流量計(jì) 7 計(jì)量后 打入解吸塔中，同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，利用閥門 5 調(diào)節(jié)空氣流量（0.25 m3/h）對(duì)解吸 塔中的吸收液進(jìn)行解吸。（4） 操作達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，測(cè)量塔底的水溫，同時(shí)取樣，測(cè)定兩塔塔頂、 塔底溶液中二氧化碳的含量。（實(shí)驗(yàn)時(shí)注意吸收塔水流量計(jì)和解吸塔水流量計(jì)要 一致，并注意解吸水箱中的液位，各流量計(jì)要及時(shí)調(diào)節(jié)，以保證實(shí)驗(yàn)時(shí)操作條件 不變）（5） 二氧化碳含量測(cè)定。用移液管吸取 0.1 M 的 Ba（OH）2溶液 10 mL,放入三角瓶中，并從塔底附設(shè) 的取樣口處接收塔底溶液 10 mL，用膠塞

11、塞好振蕩。溶液中加入 23 滴酚酞指 示劑搖勻，用 0.1 M的鹽酸滴定到粉紅色消失即為終點(diǎn)。按下式計(jì)算得出溶液中二氧化碳濃度：4.2 注意事項(xiàng)（1） 開啟 CO2總閥前，要先關(guān)閉減壓閥，閥門開度不宜過大。（2） 實(shí)驗(yàn)中要注意保持吸收塔水流量計(jì)和解吸塔水流量計(jì)數(shù)值一致，并隨 時(shí)注意水箱中的液位。（3） 分析操作時(shí)動(dòng)作要迅速，以免二氧化碳從液體中溢出導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確5 實(shí)驗(yàn)記錄5.1 解吸塔干填料層（ P/Z）u 關(guān)系曲線解吸塔干填料層厶 P/Zu 關(guān)系曲線實(shí)驗(yàn)記錄見表 6.1CCO2(6.2)2CBa(OH)2VBa(OH)2CHCIVHCI實(shí)驗(yàn)六吸收實(shí)驗(yàn)表 6.1 解吸塔干填料層厶 P/Zu

12、關(guān)系曲線實(shí)驗(yàn)記錄(裝置編號(hào):高度 Z=0.85 m，塔徑 D=0.050 m )序號(hào)填料層壓降(mmH2O)單位高度填料層壓降(mmH2O/m )空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)(m3/h)空塔氣速m/s123456789105.2 噴淋狀態(tài)下吸收塔內(nèi)填料層( P/Z)u 關(guān)系曲線噴淋狀態(tài)下，吸收塔在填料層 P/Zu 關(guān)系曲線實(shí)驗(yàn)記錄見表 6.2。表 6.2 吸收塔在噴淋量下填料層P/Zu 關(guān)系曲線實(shí)驗(yàn)記錄(裝置編號(hào)：L=100L/h ,填料層高度 Z=0.85 m，塔徑 D=0.050 m )序號(hào)填料層壓降mmH2O單位高度填料層壓降mmH2O/m空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)m3/h空塔氣速m/s操作 現(xiàn)象12345678910L =0L/h，填料層實(shí)驗(yàn)六吸收實(shí)驗(yàn)111213141516171819205.3 總體積傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定水吸收二氧化碳總體積傳質(zhì)系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)記錄見表6.3。表 6.3 總體積傳質(zhì)系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)記錄（裝置編號(hào)：，填料層高度 Z=0.85 m,塔徑D=0.050 m)序號(hào)水流量L/h空氣流量m3/hCO2流量m3/h水溫度OC塔底取 樣量ml塔底樣品消耗 鹽酸體積ml純水消耗鹽酸體積ml