填料吸收綜合實驗(改編)

1、(5) 填料吸收塔試驗 實驗?zāi)康?1. 了解填料塔的流體力學性能; 2.學習填料吸收塔傳質(zhì)單元高度 Hol、體積吸收系數(shù)Kxa和回收率的測定方法。 Kx -kX 式: = HolHol 實驗內(nèi)容 1.觀察流體在填料吸收塔中的操作狀態(tài)，測定P/Zu關(guān)系曲線并確定液泛氣速。 2.測定填料吸收塔的傳質(zhì)單元高度及體積吸收系數(shù)。測定液膜傳質(zhì)系數(shù)隨液體噴淋量的關(guān)系。 實驗原理 吸收塔的液泛氣速數(shù)據(jù)在塔的設(shè)計和操作中起著非常重要的作用，所以本實驗通過測定 P/Zu關(guān)系曲線和觀察實驗現(xiàn)象兩種方法來確定液泛氣速”。 吸收系數(shù)是決定吸收速率高低的重要參數(shù)，獲得吸收系數(shù)絕大多數(shù)的方法是采用實驗的方 。吸收系數(shù)將隨著

2、操作條件及氣、 法。對于相同的物料系統(tǒng)和一定的設(shè)備（填料的類型和尺寸） 液接觸狀況的不同而變化。 CO2是難溶于水的氣體，故液膜阻力控制著整個吸收過程速率的大小。所以，在其它條件 不變的前提下，隨著液體噴淋量的增大，吸收系數(shù)也相應(yīng)增大。 本實驗所用氣體混合物是 CO2與空氣混合物，用水做吸收劑。由于吸收液中CO2的濃度不 高，可認為氣 一液平衡關(guān)系服從亨利定律，可用方程Y=mX表示；且因是常壓操作，故相平衡 常數(shù)m值僅是溫度的函數(shù)。 CO2在水中的吸收屬于液膜控制，根據(jù)總傳質(zhì)系數(shù)的計算公式，對于液膜控制的氣體吸收, 其液相總傳質(zhì)系數(shù)和液膜傳質(zhì)系數(shù)近似相等，即: 式中，Nol H OL分別可依下

3、列公式進行計算: 其中, Nol Xi -X2 % Xl -収2 lXi In 収2 因此，通過測定液相總傳質(zhì)系數(shù)Kx即可測定出液膜傳質(zhì)系數(shù)kx。根據(jù)填料層高度的計算 Hol KxaO 式中：Z填料層的高度，m; Hol 液相總傳質(zhì)單元高度，m； Nol 液相總傳質(zhì)單元數(shù)，無因次; Xl , X2 進、出口液體中溶質(zhì)組分的摩爾比, km ol(A). km ol(S ) 秋m 所測填料層兩端面上氣相推動力的平均值; m相平衡常數(shù)，無因次; 3 Kxa液相總體積吸收系數(shù)，kmol / (m ); L 水的摩爾流率, Q填料塔截面積, kmol (S) / h ; 2JI 2 m ; O = D

4、o 4 在穩(wěn)定操作的狀況下, 測得填料塔進出口處氣、液流量及濃度后，可根據(jù)物料恒算及平衡 關(guān)系計算Nol ,再根據(jù)設(shè)備的尺寸及填料層高度即可計算體積吸收系數(shù) Kxa。對于液膜控制的氣 體吸收，液膜傳質(zhì)系數(shù)只和液體噴淋量有關(guān), 通過實驗檢測液膜吸收系數(shù)隨液體噴淋量的關(guān)系。 四、實驗裝置 1.實驗流程圖 放空 圖1填料吸收塔實驗裝置流程示意圖 1-鼓風機；2-空氣流量調(diào)節(jié)閥；3-空氣轉(zhuǎn)子流量計；4-溫度計；5-液封管；6-吸 收液取樣口 ； 7-填料吸收塔；8- CO 2瓶閥門；9- CO 2轉(zhuǎn)子流量計；10-CO2流量 調(diào)節(jié)閥；11-水轉(zhuǎn)子流量計；12-水流量調(diào)節(jié)閥；13-U型管壓差計；14-C

5、O2鋼瓶 2. 實驗流程介紹 空氣由鼓風機 1 送入空氣轉(zhuǎn)子流量計 3計量，空氣通過流量計處的溫度由溫度計 4 測量，空氣 流量由放空閥2調(diào)節(jié)，CO2由CO2瓶送出，經(jīng)過 CO2瓶總閥8進入CO2轉(zhuǎn)子流量計9計量，CO2通 過轉(zhuǎn)子流量計處溫度由實驗時大氣溫度代替， 其流量由閥 10 調(diào)節(jié)，然后進入空氣管道與空氣混合后 進入吸收塔 7的底部，水由自來水管經(jīng)水轉(zhuǎn)子流量計11，水的流量由閥 12調(diào)節(jié)，然后進入塔頂。 五、 實驗方法 1. 測量干填料層（ P/Zu ）關(guān)系曲線 （ 1） 打開調(diào)節(jié)閥 2，然后啟動鼓風機; 用閥 2 調(diào)節(jié)進塔的空氣流量； 按空氣流量由小到大的順序讀取填料層壓強降P、轉(zhuǎn)子流

6、量計處空氣溫度及空氣 表壓強； 根據(jù)讀數(shù)，計算P/Z、空塔氣速u; 在對數(shù)坐標紙上以空塔氣速U為橫坐標，以P/Z為縱坐標，繪制干填料層 P/Z u 關(guān)系曲線。 2. 測量某噴淋量下填料層P/Zu關(guān)系曲線并觀察液泛現(xiàn)象 調(diào)節(jié)閥 11，通過轉(zhuǎn)子流量計調(diào)節(jié)水噴淋量為 20L/h ; 用閥 2 調(diào)節(jié)進塔的空氣流量； 按空氣流量由小到大的順序讀取填料層壓強降P、轉(zhuǎn)子流量計處空氣溫度及空氣 表壓強； 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(yīng)的空氣流量及讀數(shù)，發(fā) 生液泛后仍需緩慢增加氣速，再測3組 P/Zu數(shù)據(jù); 在對數(shù)坐標紙上標出液體噴淋量為20L/h下P/Zu關(guān)系曲線，并由圖確定液泛氣 速，

7、將此數(shù)據(jù)與所觀察的數(shù)據(jù)進行比較。 改變水噴淋量，重復(fù)上述步驟，測定不同噴淋量時 P/Zu關(guān)系曲線，觀察不同噴 淋量下液泛發(fā)生時對應(yīng)氣體流量的變化趨勢。 3. 測定傳質(zhì)吸收系數(shù) 調(diào)節(jié)水噴淋量為 30L/h ； 選擇合適的CO2流量，并根據(jù)所選 CO2流量計算為保證混合氣體中 CO2組分濃度 為 0.3（摩爾分率）所需空氣流量； 用空氣流量調(diào)節(jié)閥把空氣流量調(diào)至規(guī)定值處，打開 CO2 瓶總閥（不要開得太大） 1） 用CO2減壓閥調(diào)節(jié)CO2流量至預(yù)定值; 20 分 在嚴格控制空氣、CO2及水流量固定不變的條件下，穩(wěn)定操作一段時間（約 鐘）之后， 開始取樣測定濃度并記錄實驗數(shù)據(jù) （包括記錄各流量計讀數(shù)，

8、 空氣溫度， 塔底排出液的溫度以及空氣表壓強，并分析塔底吸收液的濃度)。在測之前要做好 取樣分析濃度的各種準備; (5)二氧化碳含量的測定 用移液管吸取0.05M的Ba(0H)2溶液10mL ,放入具塞三角瓶中，并從塔底取 樣口處接收塔底溶液 10mL,用膠塞塞好，并振蕩。溶液中加入 23滴酚酞指示 劑，最后用0.1M的鹽酸滴定到粉紅色消失的瞬間為終點。記錄所消耗的鹽酸體積, 按下式計算得出溶液中二氧化碳的濃度: 亠2C Ba(OH)2 VBa(OH ) 2 C HCl V HCl , Cco =mol / L 22V溶液 (6) 空氣及C02流量保持不變，加大或減小水噴淋量，重復(fù)以上操作，測

9、定有關(guān)數(shù)據(jù)。 八、 實驗注意事項 2. 3. 啟動鼓風機前，務(wù)必先全開放空閥2; 1. 開啟CO2瓶總閥前，應(yīng)關(guān)閉減壓閥和 CO2流量調(diào)節(jié)閥; 實驗時嚴格按照實驗操作方法規(guī)定的步驟操作，以免發(fā)生事故; 4. 5. 作分析時動作迅速，以免二氧化碳溢出。 空氣及CO2流量計需要按實際的溫度、壓強重新進行標定。 七、實驗數(shù)據(jù)表 表1干填料時 P/zu關(guān)系測定 序 號 填料層 壓強降 mmH 2O 空氣轉(zhuǎn)子 流量計讀 數(shù) m3/h 空氣流量 計處空氣 溫度C 空氣表壓 強 mmH 20 單位高度填 料層壓強降 mmH 2O/m 對應(yīng)空氣流 量 m3/h 空塔氣速 m/s 1 2 3 4 5 6 7 8

10、 9 10 11 12 填料層高度Z= 塔徑D= 表2濕填料時 P/zu關(guān)系測定 序號 填料層 壓強降 mmH2O 空氣轉(zhuǎn) 子流量 計讀數(shù) m3/h 空氣流量 計處空氣 溫度C 空氣表 壓 強 mmH 2O 單位高度填 料層壓強降 mmH 20/m 對應(yīng)空 氣流量 m3/h 空塔 氣速 m/s 操作 現(xiàn)象 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 表3填料吸收塔傳質(zhì)實驗數(shù)據(jù)表 被吸收的氣體混合物：吸收劑：填料種類： 填料尺寸：填料層高度：塔內(nèi)徑： 空氣轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù),m /h 空氣轉(zhuǎn)子流量計處空氣溫度，C 流量計處空氣的體積流量,m3/h CO2轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù),m3/h CO2轉(zhuǎn)子流量計

11、處溫度，c 流量計處C02的體積流量,m3/h 水流量m3/h Ba(OH) 2 的濃度，mol/l 加入Ba(OH)2的體積,ml 鹽酸的濃度,mol/l 滴定消耗鹽酸的體積，m l 滴定空白液用鹽酸的體積，m l 樣品的體積，m l 塔底液相的溫度，c 相平衡常數(shù)m 塔底氣相濃度,kmolCO 2/kmol空氣 塔頂氣相濃度,kmolCO 2/kmol空氣 塔底液相濃度，kmolCO 2/kmol水 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)Nog 氣相總傳質(zhì)單兀高度，Hog m 水的摩爾流量 L,kmol/h 液相總體積吸收系數(shù) Kxa 八、實驗結(jié)果分析 1.將實驗數(shù)據(jù)整理在數(shù)據(jù)表中，并用其中一組數(shù)據(jù)寫出計算過程。 2.將4)/Zu的關(guān)系在雙對數(shù)坐標紙上表示出來。從Ap/Zu關(guān)系曲線中確定出液泛氣速與實 際觀測的結(jié)果是否相符合？為什么? Nol、Hol、Kxa如何變化？與理論分析 3.由實驗結(jié)果得出在其他不變的情況下增大水的流量