填料吸收塔的操作及其Kya的測(cè)定

1、填料吸收塔的操作及其填料吸收塔的操作及其 KyaKya 的測(cè)定的測(cè)定字號(hào)：小小|中中|大大文章出處：責(zé)任編輯：作者：人氣：210 發(fā)表時(shí)間：2015-11-19 10:10:001 原理吸收是分離混合氣體時(shí)利用混合氣體中某組分在吸收劑中的溶解度不同而達(dá)到分離的一種方法。不同的組分在不同的吸收劑，不同的吸收溫度，不同的液氣比，不同的吸收劑進(jìn)口濃度，吸收速率是不同的。所選用的吸收劑對(duì)某組分具有選擇性吸收。2 吸收塔的操作與分析吸收操作的目標(biāo)函數(shù)：y2 或 =影響 y2 有：1.設(shè)備因素;2.操作因素。1.設(shè)備因素a. 填料塔的結(jié)構(gòu)典型的填料塔結(jié)構(gòu)為塔體是一圓形筒體， 筒體內(nèi)分層安放一定高度的填料層

2、， 填料層底端由擱柵支撐， 液體分布器和液體再分布器將吸收劑均勻地分散至整個(gè)塔截面的填料上。 液體靠重力自上而下流動(dòng)，氣體靠壓差自下而上流動(dòng)。填料的表面覆蓋著一層液膜，氣液傳質(zhì)發(fā)生在氣液接觸面上。最早的填料拉西(1914)由拉西發(fā)明，它是一段外徑和高度相等的短管，時(shí)隔多年，鮑爾環(huán)， 階梯環(huán)， 彈簧填料， 環(huán)填料不銹鋼金屬絲網(wǎng)波紋填料， 以及種類繁多的規(guī)整填料。評(píng)價(jià)填料特性的三個(gè)數(shù)字：1) 比表面積 a (m2/m3) 越大越好;2) 空隙率 氣體阻力盡可能小，越大越好;圖 1. 填料塔結(jié)構(gòu)示意圖3) 單位堆積體積內(nèi)的填料數(shù)目 n。b. 填料的作用(1) 增加氣液接觸面積應(yīng)滿足：1) 80%以上

3、的填料潤(rùn)濕。2) 液體為分散相，氣體為連續(xù)相 (反之為鼓泡塔，失去填料的作用) 。(2) 增加氣液接觸面的湍動(dòng)應(yīng)滿足：1) 保證氣液逆流。2) 要有適宜的液氣比，若氣速過(guò)大，液體下降速度為零，即發(fā)生液泛。填料塔的操作滿足了上述要求，填料才會(huì)起作用。圖 2. 操作線與平衡線的關(guān)系c. 液體分布器的作用(1)較高的填料層，需分段安裝液體再分布器。(2)克服液體向壁偏流現(xiàn)象，為此，每隔一定高度的填料層，要裝有液體再分布器。(3)使填料均勻潤(rùn)濕，從而增加氣液接觸面積。2. 操作因素本文所強(qiáng)調(diào)對(duì)于特定的吸收過(guò)程， 改變 L、 t、 x2 三要素對(duì)改善 y2 所起的作用是不同的，即回答特定的吸收過(guò)程，三要

4、素中哪一個(gè)是控制因素。(1)當(dāng) L/G m 時(shí)， 推動(dòng)力ym 由操作線某一端靠近平衡線的那一頭所決定， 見(jiàn)圖 2 所示。若增加吸收劑 L 的流量導(dǎo)致解吸超負(fù)荷，解吸不徹底，所引起的后果是吸收劑進(jìn)口濃度 x2增加，從而使吸收后尾氣濃度 y2 也增加。針對(duì)這種情況，控制操作要素是 x2，降低 x2，見(jiàn)圖 2 所示。其方法有二種：1)改善解吸塔的操作，采用一切能使解吸徹底的方法。2) 增加新鮮吸收劑的用量。(2) 當(dāng) L/G m 時(shí)，若適當(dāng)增加吸收劑流量，其一改善了操作線的斜率，見(jiàn)圖 3 所示，ym 將增加;其二對(duì)液膜傳質(zhì)分系數(shù)的提高也有一定的貢獻(xiàn)。如果物系屬于液膜控制，此時(shí)的控制操作要素是適當(dāng)增加

5、吸收劑的流量 L。但是，L 的增加有適度的要求，一般為L(zhǎng)/G=(1.12)(L/G)min,還應(yīng)同時(shí)考慮再生設(shè)備的處理能力。(3)當(dāng)吸收系強(qiáng)放熱過(guò)程時(shí)，意味著自塔頂而下，吸收液溫度增加很大，甚至達(dá)到了解吸溫度。此時(shí)的平衡線斜率變陡，傳質(zhì)推動(dòng)力ym 下降，見(jiàn)圖 4 所示。如，用水來(lái)吸收 SO3制 H2SO4,第一步只能先制得 93%的硫酸， 再用 93%硫酸冷卻后吸收 SO3,經(jīng)脫去少量水， 才制得 98%濃硫酸。因此，針對(duì)這種情況，控制操作要素是吸收劑溫度 t，即吸收液需經(jīng)中間冷卻后再吸收。3). 吸收總傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定傳質(zhì)速率式： NA=KyaV 填Ym (1)物料衡算式： G 空(Y1-Y2

6、)=L(X1-X2) (2)相平衡式： Y=mX (3)(1)和(2)式聯(lián)立得： Kya=(4)由于實(shí)驗(yàn)物系是清水吸收丙酮，惰性氣體為空氣，氣體進(jìn)口中丙酮濃度 y110%,屬于高濃度氣體吸收，所以：Y1=; Y2=;G 空裝有測(cè)空氣的流量計(jì);V 填與塔結(jié)構(gòu)和填料層高度有關(guān);其中：(5)L裝有測(cè)吸收劑的流量計(jì);m-在吸收劑進(jìn)塔與出塔處裝有測(cè)液體的溫度計(jì)，吸收溫度將以上測(cè)量?jī)x表與吸收塔，液體高位槽，管道加熱器，丙酮鼓泡器，壓力定值器，空氣壓縮機(jī)以及閥門管件等一起，組建成以下實(shí)驗(yàn)裝置流程圖。3 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖4 實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開(kāi)空氣壓縮機(jī)，通過(guò)旁路閥調(diào)節(jié)壓縮機(jī)出口壓力 0.10.2Mpa，打開(kāi)吸收

7、劑計(jì)量流量計(jì)至刻度為 6 L/h。2. 調(diào)節(jié)壓力定值器至刻度為 0.02Mpa，此壓力足夠提供氣體流動(dòng)，尾氣經(jīng)水繼續(xù)吸收后再排放。3. 調(diào)節(jié)液封裝置中的調(diào)節(jié)閥使吸收塔塔底液位處于氣體進(jìn)口處以下的某一固定高度。4. 調(diào)節(jié)空氣計(jì)量流量計(jì)至刻度為 1200 L/h。5. 第 1 個(gè)取樣待穩(wěn)定 20 min 后，分別對(duì)氣體進(jìn)、出口 y1、y2 取樣分析，為使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確起見(jiàn)， 先取 y2,后取 y1;取樣針筒應(yīng)在取樣分析前用待測(cè)氣體洗二次， 取樣量近 30ml。6. 空氣流量計(jì)校正，其校正公式為：當(dāng)常溫吸收實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)定完后，將吸收劑進(jìn)口加熱溫度開(kāi)關(guān)打開(kāi)，待進(jìn)、出口溫度顯示均不變時(shí)，取樣分析。5 原始數(shù)據(jù)記錄6 過(guò)程運(yùn)算表7 結(jié)果討論與分析本次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改變進(jìn)口溫度 t、空氣流量 G、吸收劑流量 L 來(lái)說(shuō)明此三變量對(duì)吸收的影響，從中得出以下結(jié)論：G 不變，t 也不變，增加 L，則出口氣體組成 y2 下降，吸收速率 NA 增加，平均推動(dòng)力減小，吸收劑出口濃度減小，回收率增大，Kya 增加，有利于吸收。L、t 均不變，G 增加時(shí)，y2 增加，增加，x1 增加，Kya 增加，雖然下降，但是吸收速率 NA