吸收解吸實訓實驗Word版

1、目錄一、前言3二、實訓目的4三、實訓原理4四、吸收解吸實訓裝置介紹5(一)裝置介紹5(二)吸收解吸工藝6(三)工藝流程圖6(四)吸收解吸配置單8(五)裝置儀表及控制系統(tǒng)一覽表10(六)設(shè)備能耗一覽表11五、實驗步驟11(一)開機準備11(二)正常開機11(三)正常關(guān)機16(四)液泛17(五)記錄數(shù)據(jù)表170 / 31一、前言職業(yè)教育的根本是培養(yǎng)有較強實際動手能力和職業(yè)精神的技能型人才，而實訓設(shè)備是培養(yǎng)這種能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的實驗設(shè)備更多是驗證實驗原理，缺乏對學生實際動手能力的培養(yǎng)，更無法實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的模擬，故障的發(fā)現(xiàn)，分析，處理能力等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。為了實現(xiàn)職業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，必須建立現(xiàn)代化

2、的實訓基地，具有現(xiàn)代工廠情景的實訓設(shè)備。本吸收解吸實訓裝置把化工技術(shù)、自動化技術(shù)、網(wǎng)絡通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)處理等最新的成果揉合在了一起，實現(xiàn)了工廠模擬現(xiàn)場化、故障模擬、故障報警、網(wǎng)絡采集、網(wǎng)絡控制等培訓任務。按照“工學結(jié)合、校企合作”的人才培養(yǎng)模式，以典型的化工生產(chǎn)過程為載體，以液液傳質(zhì)分離任務為導向，以崗位操作技能為目標，真正做到學中做、做中學，形成“教、學、做、訓、考”一體化的教學模式。以任務驅(qū)動、項目導向、學做合一的教學方法構(gòu)建課程體系，開發(fā)設(shè)計吸收解吸操作技能訓練裝置。本吸收解吸實訓裝置具有以下特點：課程體系模塊化；實訓內(nèi)容任務化；技能操作崗位化；安全操作規(guī)范化；考核方案標準化；職業(yè)素養(yǎng)文明

3、化。二、實訓目的1) 了解填料塔的結(jié)構(gòu)和特點；2) 能正確使用設(shè)備、儀表，及時進行設(shè)備、儀器、儀表的維護與保養(yǎng)；3) 能及時掌握設(shè)備的運行情況，隨時發(fā)現(xiàn)、正確判斷、及時處理各種異?，F(xiàn)象，特殊情況能進行緊急停車操作；4) 掌握填料吸收、解吸塔的基本操作、調(diào)節(jié)方法；5) 了解吸收、解吸總傳質(zhì)系數(shù)的意義；6) 了解影響吸收解吸的主要因素；7) 學會做好開車前的準備工作；8) 正常開車，按要求操作調(diào)節(jié)到指定數(shù)值；9) 完成水吸收空氣中CO2操作，分析吸收前后的濃度，并計算傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)單元高度；10) 完成空氣解吸水中CO2操作，分析解析前后的濃度，并計算傳質(zhì)系數(shù)、傳質(zhì)單元高度；11) 能進行故障點的

4、排除工作；12) 正常停車；13) 了解掌握工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)安全知識。三、實訓原理氣體吸收是典型的傳質(zhì)過程之一。由于CO2氣體無味、無毒、廉價，所以氣體吸收實驗常選擇CO2作為溶質(zhì)組分。本實驗采用水吸收空氣中的CO2組分。一般CO2在水中的溶解度很小，即使預先將一定量的CO2氣體通入空氣中混合以提高空氣中的CO2濃度，水中的CO2含量仍然很低，所以吸收的計算方法可按低濃度來處理，并且此體系CO2氣體的解吸過程屬于液膜控制。因此，本實驗主要測定Kxa和HOL。 （6-35）式中 氣相A+B的流率，kmol.m-2.s-1； 液相A+S的流率，kmol.m-2.s-1；1 全塔物料衡算得： （6-38

5、） 2塔頂與塔內(nèi)任一截面物料衡算得： （6-39） 3塔底與塔內(nèi)任一截面物料衡算得： 1計算公式填料層高度Z為 式中：L 液體通過塔截面的摩爾流量，kmol / (m2·s)； Kxa 以X為推動力的液相總體積傳質(zhì)系數(shù)，kmol / (m3·s)；HOL 液相總傳質(zhì)單元高度，m；的物理含義塔內(nèi)取某段高度填料層。若該段填料層的氣相濃度變化等于該段填料層以氣相濃度表示的總推動力，則該段填料層高度為傳質(zhì)單元（高度）。NOL 液相總傳質(zhì)單元數(shù)，無因次。物理含義是全塔氣相濃度變化與全塔以氣相濃度表示的總推動力之比。令：吸收因數(shù)A=L/mG 2測定方法（1）空氣流量和水流量的測定本實驗

6、采用轉(zhuǎn)子流量計測得空氣和水的流量，并根據(jù)實驗條件（溫度和壓力）和有關(guān)公式換算成空氣和水的摩爾流量。（2）測定填料層高度Z和塔徑D；（3）測定塔頂和塔底氣相組成y1和y2；（4）平衡關(guān)系。本實驗的平衡關(guān)系可寫成y = mx 式中：m 相平衡常數(shù)，m=E/P；E 亨利系數(shù)，Ef(t)，Pa，根據(jù)液相溫度由附錄查得；P 總壓，Pa，取1atm。對清水而言，x2=0,由全塔物料衡算可得x1 。的物理含義 塔內(nèi)取某段高度填料層。若該段填料層的氣相濃度變化等于該段填料層以氣相濃度表示的總推動力，則該段填料層高度為傳質(zhì)單元（高度）。（二）的物理含義 的物理含義是全塔氣相濃度變化與全塔以氣相濃度表示的總推動力

7、之比。（三）說明1傳質(zhì)單元法特點 將塔高計算式寫成傳質(zhì)單元（高度）與傳質(zhì)單元數(shù)的乘積，只是變量的分離與合并，并無實質(zhì)性的變化，但這樣處理有以下優(yōu)點：（1）中所含變量僅與相平衡關(guān)系、氣相進出塔濃度有關(guān)，而與塔設(shè)備的型式和操作條件無關(guān)。因此，反映了分離任務的難易。（2）與操作狀況、物性、填料幾何形狀等設(shè)備效能有關(guān)，是完成一個傳質(zhì)單元所需塔高，故反映了設(shè)備效能的高低或填料層傳質(zhì)動力學性能的好環(huán)。一般為0.151.5 m，具體數(shù)值由實驗確定。四、吸收解吸實訓裝置介紹(一) 裝置介紹實驗裝置分為流體輸送對象，控制柜，上位機，數(shù)據(jù)監(jiān)控采集軟件，數(shù)據(jù)處理軟件幾部分。流體輸送對象包括吸收塔、解吸塔、風機，水泵

8、、儲氣罐、水箱、轉(zhuǎn)子流量計、孔板流量計、CO2鋼瓶、差壓變送器、現(xiàn)場變送儀表等。(二) 吸收解吸工藝吸收解吸是石油化工生產(chǎn)過程中較常用的重要單元操作過程。吸收過程是利用氣體混合物中各個組分在液體(吸收劑)中的溶解度不同，來分離氣體混合物。被溶解的組分稱為溶質(zhì)或吸收質(zhì)，含有溶質(zhì)的氣體稱為富氣，不被溶解的氣體稱為貧氣或惰性氣體。溶解在吸收劑中的溶質(zhì)和在氣相中的溶質(zhì)存在溶解平衡，當溶質(zhì)在吸收劑中達到溶解平衡時，溶質(zhì)在氣相中的分壓稱為該組分在該吸收劑中的飽和蒸汽壓。當溶質(zhì)在氣相中的分壓大于該組分的飽和蒸汽壓時，溶質(zhì)就從氣相溶入液相中，稱為吸收過程。當溶質(zhì)在氣相中的分壓小于該組分的飽和蒸汽壓時，溶質(zhì)就從

9、液相逸出到氣相中，稱為解吸過程。提高壓力、降低溫度有利于溶質(zhì)吸收；降低壓力、提高溫度有利于溶質(zhì)解吸，正是利用這一原理分離氣體混合物，而吸收劑可以重復使用。(三) 工藝流程圖吸收工藝流程：水箱里的自來水經(jīng)水泵加壓后，經(jīng)液相轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計后送入填料塔塔頂經(jīng)噴頭噴淋在填料頂層。由旋渦風機送來的空氣進入氣體緩沖罐后，經(jīng)閘閥調(diào)節(jié)流量、通過轉(zhuǎn)子流量計后，與由二氧化碳鋼瓶來的二氧化碳一定比例（一般10：1）混合后，經(jīng)過孔板流量計，然后再直接進入塔底，與水在塔內(nèi)填料進行逆流接觸，進行質(zhì)量和熱量的交換，用水吸收空氣中的CO2，由塔頂出來的尾氣放空，塔底出來的吸收液進入中間儲罐（供解吸的原料液）。由于本實

10、驗為低濃度氣體的吸收，所以熱量交換可略，整個實驗過程看成是等溫操作。解吸工藝流程：水箱里的富含CO2經(jīng)水泵加壓后，經(jīng)液相轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計后送入填料塔塔頂經(jīng)噴頭噴淋在填料頂層。由旋渦風機送來的空氣進入氣體緩沖罐后，經(jīng)閘閥調(diào)節(jié)流量、通過轉(zhuǎn)子流量計、經(jīng)過孔板流量計后，直接進入塔底，與水在塔內(nèi)填料進行逆流接觸，進行質(zhì)量和熱量的交換，空氣解吸出水里的CO2，由塔頂出來的氣體放空，塔底出來的解吸后的液體液進吸收液儲罐（供吸收重復使用）。由于本實驗為低濃度氣體的吸收，所以熱量交換可略，整個實驗過程看成是等溫操作。圖1 吸收解吸實訓裝置(四) 吸收解吸配置單序號符號名稱1V101吸收塔氣體緩沖罐2V10

11、2吸收液儲罐、解吸劑液儲罐3V103吸收液儲罐4V104解吸氣體緩沖罐5P101吸收風機6P102解吸水泵7P103吸收水泵8P104解吸風機9FI01吸收CO2氣體轉(zhuǎn)子流量計10FI02吸收空氣轉(zhuǎn)子流量計11FI03吸收空氣孔板流量計12FI04吸收液體轉(zhuǎn)子流量計13FI05解析液體轉(zhuǎn)子流量計14FI06解吸氣體轉(zhuǎn)子流量計15FI07解吸氣體孔板流量計16FI08解吸CO2轉(zhuǎn)子流量計17FIC09解吸液體渦輪流量計18FIC10吸收液體渦輪流量計19PI01吸收塔內(nèi)壓力20PI02解吸塔內(nèi)壓力21PI03吸收氣體緩沖罐壓力22PI04解吸氣體緩沖罐壓力23TI301吸收氣體溫度24TI02解

12、吸氣體溫度25AI301吸收氣體進口取樣口26AI302吸收氣體尾氣出口取樣口27AI02吸收氣體進口排空取樣口28AI03吸收液體出口取樣口29AI304解吸氣體進口取樣口30AI08解吸氣體進口排空取樣口31AI303解吸氣體尾氣出口取樣口32AI05解吸液體進口取樣口33AI07解吸液體出口取樣口34VA001吸收風機旁路閥35VA002吸收氣體緩沖罐放空閥36VA003吸收氣體緩沖罐排空閥37VA004吸收氣體流量調(diào)節(jié)閥38VA005吸收氣體進口放空閥39VA006吸收氣體尾氣調(diào)節(jié)閥40VA007吸收塔液體放料閥41VA008吸收塔底液位調(diào)節(jié)閥42VA009解吸劑儲液罐進料閥43VA0

13、10解吸劑儲液罐放空閥44VA011解吸劑儲液罐放料閥45VA012吸收水泵出口流量調(diào)節(jié)閥46VA013吸收水泵進口閥門47VA013吸收劑儲液罐放空閥48VA101解吸風機出口旁路閥49VA102解吸氣體緩沖罐排空閥50VA103解吸氣體流量調(diào)節(jié)閥51VA104解吸氣體進口排空閥52VA105解吸液體取樣閥53VA106解吸尾氣調(diào)節(jié)閥54VA107解吸塔底液位控制閥55VA108解吸塔排空閥56VA109解吸氣體緩沖罐放空閥57VA201CO2進口控制閥門58VA202CO2進口控制閥門59VA203CO2進口控制電磁閥60VA301吸收氣體進口取樣閥門61VA302吸收尾氣取樣閥門62VA

14、303解吸尾氣取樣閥門63VA304解吸氣體進口取樣閥門64P101吸收風機65P102解吸水泵66P103吸收水泵67P104解吸風機(五) 裝置儀表及控制系統(tǒng)一覽表位號儀表用途儀表位置規(guī)格執(zhí)行器PI01吸收塔氣體進口壓力現(xiàn)場壓力表，1.5級無PI02解吸塔氣體進口壓力現(xiàn)場壓力表，1.5級無PI03吸收氣體緩沖罐壓力現(xiàn)場壓力表，1.5級無PI04解吸氣體緩沖罐壓力現(xiàn)場壓力表，1.5級無TI301吸收氣體溫度集中熱電阻+智能儀表，1級無TI02解吸氣體溫度集中熱電阻+智能儀表，1級無FI01吸收CO2流量顯示現(xiàn)場玻璃轉(zhuǎn)子流量計無FI02吸收空氣流量顯示現(xiàn)場玻璃轉(zhuǎn)子流量計FI03吸收氣體流量顯示

15、集中孔板流量計+智能儀表，1級FI04吸收液體流量顯示現(xiàn)場玻璃轉(zhuǎn)子流量計FI05解吸液體流量顯示控制集中玻璃轉(zhuǎn)子流量計FI06解吸空氣流量顯示現(xiàn)場玻璃轉(zhuǎn)子流量計FI07解吸空氣流量顯示集中孔板流量計+智能儀表，1級FI08解吸CO2流量顯示現(xiàn)場玻璃轉(zhuǎn)子流量計FIC09解吸液體流量顯示集中渦輪流量計+智能儀表，1級FIC10吸收液體流量顯示控制集中渦輪流量計+智能儀表，1級(六) 設(shè)備能耗一覽表名稱耗量名稱耗量名稱額定功率吸收風機0.75KW吸收水泵0.12KW解吸風機0.75KW解吸水泵0.12KW總計總計總計2KW五、實訓步驟(一) 開機準備1) 檢查公用工程水電是否處于正常供應狀態(tài)（水壓、

16、水位是否正常；電壓、指示燈是否正常）。2) 打開CO2鋼瓶閥門，檢測CO2鋼瓶減壓閥壓力是否正常；3) 熟悉設(shè)備工藝流程圖，各個設(shè)備組成部件所在位置；熟悉各閥門的作用及用途。4) 熟悉溫度、流量測量點、控制點的位置。5) 在向罐體加液前，檢查罐體各閥門位置：關(guān)閉閥門VA013、VA011；打開閥VA010。6) 打開自來水閥門，往吸收劑儲液罐V103里加入自來水，液位到罐體的2/3的位置，水箱液位可通過浮球閥控制。7) 測量并記錄當前輕相液儲罐和重相液儲罐的液位。(二) 正常開機1、開啟電源1）在儀表操作盤臺上，開啟總電源開關(guān)，此時總電源指示燈亮；2）開啟儀表電源開關(guān)，此時儀表電源指示燈亮，且

17、儀表上電。2、開啟計算機啟動監(jiān)控軟件1）打開計算機電源開關(guān)，啟動計算機；2）在桌面上點擊“吸收解吸實訓軟件”，進入MCGS組態(tài)環(huán)境，如圖2所示：圖2 MCGS組態(tài)軟件組態(tài)環(huán)境3）點擊菜單“文件進入運行環(huán)境”或按“F5”進入運行環(huán)境，如圖3所示，輸入班級、姓名、學號后，按“確認”，進入圖4界面，點擊“填料吸收塔單元操作實訓”進入實訓軟件界面，如圖5所示，監(jiān)控軟件就啟動起來了。圖3 監(jiān)控軟件登陸界面 圖4 監(jiān)控軟件實訓項目選擇界面圖5 填料吸收塔單元操作實訓軟件界面圖6 填料解吸塔單元操作實訓軟件界面4）圖5、6中，PV表示實際測量值、SV表示設(shè)定值、OP；“控制設(shè)置”將打開控制界面，如圖6所示，

18、可對控制的PID參數(shù)進行設(shè)置，一般不設(shè)置。圖6 吸收液相流量控制窗口3、開啟吸收塔液相水泵和管路1)檢查管路各閥門位置：打開閥門： VA012、VA014、VA008、VA010；關(guān)閉閥門VA013、VA007、VA009、VA011。2)檢查吸收液相水泵前閥VA012是否打開，打開吸收液相泵電源開關(guān)，泵運轉(zhuǎn)，檢查泵運轉(zhuǎn)方向是否正常。吸收液相流量調(diào)節(jié)：手動時：調(diào)節(jié)閥門VA104，調(diào)節(jié)吸收液相流量為200L/h；自動調(diào)節(jié)時：把閥門VA104逆時針開到最大，在儀表控制箱上把“吸收液相流量手自動控制儀”設(shè)到自動控制狀態(tài)，設(shè)定儀表設(shè)定值為200，吸收液相流量就會自動控制在2000L/h。吸收液相流量控

19、制結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。圖7 吸收液相流量控制結(jié)構(gòu)圖4、開啟吸收塔氣相風機和管路1)檢查管路各閥門位置：打開閥門VA004、VA006；關(guān)閉閥門VA002、VA003；調(diào)整閥VA001的開度。2)打開氣相風機電源開關(guān)，風機運轉(zhuǎn)，檢查風機運轉(zhuǎn)方向是否正常（進風口吸風為正確），配合調(diào)節(jié)閥VA001、VA004的大小，調(diào)節(jié)吸收氣相流量為4m3/h。5、吸收塔底液封的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)好液相流量和氣相流量后，調(diào)節(jié)閥VA008的開度大小，調(diào)節(jié)塔底液封在塔底液體出口管到氣相進風口之間，并保持穩(wěn)定。注意：液封過高會使液相倒流到氣相管路里去，沒有液封會導致液體直接從塔底逃出吸收塔外，起不到吸收的作用。6、開啟解吸塔氣相風機

20、和管路1)檢查管路各閥門位置：打開閥門VA103、VA106；關(guān)閉閥門VA102、VA109；調(diào)整閥V101的開度。2)打開氣相風機電源開關(guān)，風機運轉(zhuǎn)，檢查風機運轉(zhuǎn)方向是否正常（進風口吸風為正確），配合調(diào)節(jié)閥VA101、VA103的大小，調(diào)節(jié)解吸氣相流量為4m3/h。7、開啟解吸塔液相水泵和管路1)檢查管路各閥門位置：打開閥門： VA110、VA111、VA107；關(guān)閉閥門VA011、VA108。2)檢查解吸液相水泵前閥VA110是否打開，打開吸收液相泵電源開關(guān)，泵運轉(zhuǎn)，檢查泵運轉(zhuǎn)方向是否正常。吸收液相流量調(diào)節(jié)：手動時：調(diào)節(jié)閥門VA111，調(diào)節(jié)吸收液相流量為200L/h；自動調(diào)節(jié)時：把閥門VA111逆時針開到最大，在儀表操作盤臺上把“解吸液相流量手自動控制儀”設(shè)到自動控制狀態(tài)，設(shè)定儀表設(shè)定值為200，解吸液相流量就會自動控制在2000L/h。解吸液相流量控制結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。圖7 解吸液相流量控制結(jié)構(gòu)圖8、解吸塔底液封的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)好液相流量和氣相流量后，調(diào)節(jié)閥VA107的開度大小，調(diào)節(jié)塔底液封在塔底液體出口管到氣相進風口之間，并保持穩(wěn)定。注意：液封過高會使液相倒流到氣相管路里去，沒有液封會導致液體直接從塔底逃出解吸塔外，起不到解吸的作用。9、實驗方法1）當操作穩(wěn)定后（一般穩(wěn)定10分鐘左右）