氧解吸實(shí)驗(yàn)報(bào)告北京化工大學(xué)

北京化工大學(xué)實(shí)驗(yàn)名稱：氧解吸實(shí)驗(yàn)班級(jí)：化工姓名：學(xué)號(hào)：序號(hào)：同組人：設(shè)備型號(hào)：第套實(shí)驗(yàn)日期：2014-4-01一、實(shí)驗(yàn)摘要本實(shí)驗(yàn)測(cè)定不同氣速下干塔和濕塔的壓降，得到了填料層壓降—空塔氣速關(guān)系曲線，確定塔的處理能力及找到最正確操作點(diǎn)。然后用吸收柱使水吸收純氧形成富氧水，送入解析塔再用空氣進(jìn)行解吸，進(jìn)而可計(jì)算出不同氣液流量比下液相體積總傳質(zhì)系數(shù)Kxa，液相總傳質(zhì)單元高度HOL,液相總傳質(zhì)單元數(shù)NOL。關(guān)鍵詞：氧氣解吸液相體積總傳質(zhì)系數(shù)液相總傳質(zhì)單元高度液相總傳質(zhì)單元數(shù)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)量填料塔的流體力學(xué)性能；2、測(cè)量填料塔的吸收-解吸傳質(zhì)性能；3、比擬不同填料的差異。三、實(shí)驗(yàn)原理1、填料塔流體力學(xué)性能圖1、塔壓降—?dú)馑訇P(guān)系為保證填料塔的正常運(yùn)行，通常需要控制操作氣速處于液泛氣速的0.5~0.8倍之間。如圖1，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下，氣體自下而上通過干填料層時(shí)，塔壓降ΔP與空塔氣速u復(fù)合關(guān)系式ΔP=u1.8~2.0。當(dāng)有液體噴下，低氣速操作時(shí)，ΔP∝u1.8~2.0，此時(shí)的ΔP比無液體噴淋時(shí)要高。氣速增加到d點(diǎn)，氣液兩相的流動(dòng)開始相互影響，ΔP∝u0.2以上，此時(shí)的操作點(diǎn)成為載液2點(diǎn)。氣速再增加到e點(diǎn)時(shí)，氣液兩相的交互影響惡性開展，導(dǎo)致塔內(nèi)大量積液且嚴(yán)重返混，ΔP∝u圖1、塔壓降—?dú)馑訇P(guān)系本實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量填料塔性能參數(shù)，確定其液泛氣速，還可用公式法、關(guān)聯(lián)圖法等確定。全塔壓降直接讀儀表，空塔氣速u由孔板流量計(jì)測(cè)定：。2、填料塔傳質(zhì)性能——考察氧解吸過程的液相體積傳質(zhì)系數(shù)Kxa。以氧氣為溶質(zhì)，解吸塔內(nèi)空氣、水的摩爾流率不變，水溫恒定。根據(jù)低含量氣體吸收解吸全塔傳質(zhì)速率方程可知：。氧氣在水中的平衡含量xe與在空氣中的分壓po2服從亨利定律：，或。E—亨利系數(shù)，kPa；t—水溫度，℃；PO2—吸收時(shí)取103kPa，解吸時(shí)取20.9kPa。解吸過程的平衡線和操作線都是直線，傳質(zhì)單元數(shù)可用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法計(jì)算：；；H—填料高度，0.75m；L—水摩爾流率，kmol.m-2.h-1；V水—水流量，L/h；Kxa—液相體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol.m-3.h-1；w2—富氧水質(zhì)量濃度，mg/L；w1—貧氧水質(zhì)量濃度，mg/L;w2，e、w1，e—富氧水、貧氧水平衡含氧量，查表或?qū)嶒?yàn)測(cè)定，mg/L。根據(jù)以上各式，測(cè)量出水溫度t、水流量V水、氧濃度w1、w2，即可算出填料塔傳質(zhì)系數(shù)Kxa。四、實(shí)驗(yàn)流程和設(shè)備1、氧氣鋼瓶2、氧減壓閥3、氧壓力表4、氧緩沖罐5、氧壓力表6、平安閥7、氧氣流量調(diào)節(jié)閥8、氧轉(zhuǎn)子流量計(jì)9、吸收塔10、水流量調(diào)節(jié)閥11、水轉(zhuǎn)子流量計(jì)12、富氧水取樣閥13、風(fēng)機(jī)14、空氣緩沖罐15、溫度計(jì)16、空氣流量調(diào)節(jié)閥17、空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)18、解吸塔19、液位平衡罐20、貧氧水取樣閥21、溫度計(jì)22、壓差計(jì)23、流量計(jì)前表壓計(jì)24、防水倒灌閥吸收塔：塔徑32mm，填料高度0.5m，調(diào)料類型是φ6不銹鋼θ環(huán)；解吸塔：塔徑0.1m填料高度0.75m，4種填料分別是陶瓷拉西環(huán)、不銹鋼θ環(huán)、塑料星型環(huán)、不銹鋼波紋絲網(wǎng)規(guī)整填料；溶氧儀：0~50.00mg/L〔質(zhì)量濃度〕，還能測(cè)量樣品溫度，℃；填料參數(shù)表：五、實(shí)驗(yàn)操作1、關(guān)閉閥門啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，從小到大改變氣量，記錄數(shù)據(jù)完成干填料實(shí)驗(yàn)；2、啟動(dòng)水泵，增大水流量至液泛，即刻關(guān)空氣閥門；3、固定水流量，從小到大改變氣量，每個(gè)點(diǎn)穩(wěn)定后記錄數(shù)據(jù)；4、塔開始液泛時(shí)，記錄最后一組數(shù)據(jù)，粗略確定泛點(diǎn)，完成濕填料實(shí)驗(yàn)；5、調(diào)節(jié)氣量到當(dāng)前值的一半，穩(wěn)定2min，塔釜取樣測(cè)量we；6、檢查氧氣罐壓力約為0.05MPa，翻開防水倒灌閥和流量調(diào)節(jié)閥通氧氣；7、載點(diǎn)附近完成解吸操作，每個(gè)點(diǎn)穩(wěn)定3min，頂、釜同時(shí)取樣〔2次〕測(cè)量氧濃度；8、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉防水倒灌閥門、總水閥、溶氧儀等?？记绊氈好看稳悠芳s400ml，轉(zhuǎn)速一樣，溶氧儀穩(wěn)定后讀數(shù)；探頭豎直放置，每次的位置最好一樣，不能碰到轉(zhuǎn)子；排隊(duì)測(cè)量富氧水濃度時(shí)，最好蓋住上口，數(shù)值大于20mg/L；測(cè)量后的廢水倒入循環(huán)水罐。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格及計(jì)算舉例表1.干填料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表干填料數(shù)據(jù)：水流量L=0L/h填料高度h=0.75m塔徑d=0.1m序號(hào)孔板壓降

ΔP/kPa全塔壓降

ΔP/kPa空氣流量

V/m3.h-1空塔氣速

u/m.s-1單位填料高壓降

kPa.m-110.760.033.00.690.04021.270.1813.10.890.24031.820.4823.81.070.64042.420.8532.01.231.13353.141.2437.91.401.65363.331.3341.01.441.773計(jì)算舉例：〔以第一組數(shù)據(jù)為例〕空塔氣速：?jiǎn)挝惶盍细邏航当?.濕填料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表濕塔填料數(shù)據(jù)：L=100L/hh=0.75md=0.1m序號(hào)孔板壓降

ΔP/kPa全塔壓降

ΔP/kPa空氣流量

V/m3.h-1空塔氣速

u/m.s-1單位填料高壓降

kPa.m-110.200.033.00.350.04020.390.033.00.490.04030.600.033.00.610.04040.810.043.00.710.05350.970.033.00.780.04061.220.159.00.870.20071.370.2512.50.930.33381.540.5715.50.980.76091.930.5718.91.100.760102.010.7321.51.120.973112.280.9424.11.191.253122.571.1826.51.271.573133.031.5929.51.382.120143.541.6031.41.492.133計(jì)算舉例：〔以第一組數(shù)據(jù)為例〕空塔氣速：?jiǎn)挝惶盍细邏航当?.解吸傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解吸傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)：h=0.75md=0.1mt水=℃w平衡=11.13mg/L序號(hào)氧氣流量

V氧/L.min-1水流量

V水/L.h-1空氣流量

V空/m3.h-1全塔壓降

ΔP/kPa富氧水濃度

w1/mg.L-1平均富氧水濃度

w1/mg.L-1貧氧水濃度

w2/mg.L-1平均貧氧水濃度

w2/mg.L-1平均水溫

t/℃體積傳質(zhì)系數(shù)

Kxa/kmol.m-3h-1HOL/mNOL10.410015.00.5625.6025.65511.1511.19012.55172.00.1375.48925.7111.2320.615015.00.4125.3525.73011.4111.45513.85377.50.1973.80526.1111.50計(jì)算舉例：〔以第一組數(shù)據(jù)為例〕平均富氧水濃度：平均貧氧水濃度：傳質(zhì)單元數(shù)：傳質(zhì)單元高度：體積傳質(zhì)系數(shù)：七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果作圖及分析結(jié)果分析：從圖中可以看出，本次試驗(yàn)做的并不成功，干填料曲線與濕填料曲線幾乎重合。造本錢次試驗(yàn)誤差的主要原因可能是讀數(shù)帶來的誤差以及試驗(yàn)裝置本身的誤差。八、思考題1、吸收填料塔的傳質(zhì)單元高度HOL、HOG和精餾填料塔的等板高度HETP有什么區(qū)別？答：吸收填料塔：塔高度=傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)精餾填料塔：塔高度=等板高度×塔板數(shù)兩者相類似，但對(duì)于吸收塔而言，傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)是沒有什么實(shí)際的物理意義，只能通過公式進(jìn)行計(jì)算，但對(duì)于精餾塔而言，等板高度HETP〔即別離效果相當(dāng)于一塊理論版的填料高度〕是真實(shí)存在的，但不能用什么理論公式來進(jìn)行計(jì)算，一般它確實(shí)定都是工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不同型號(hào)的塔板，它都有自己約定俗稱的等板高度。2、根據(jù)?？颂胤狐c(diǎn)關(guān)聯(lián)圖，估計(jì)實(shí)驗(yàn)中的液泛氣速和壓降是多少？