化工原理實驗下：吸收實驗

吸收實驗

主講:黃振華華東理工大學化工原理實驗2017吸收實驗一、吸收的應(yīng)用背景二、原理三、過程研究與開發(fā)四、工業(yè)化過程實施五、吸收傳質(zhì)系數(shù)的測定1.原理2.設(shè)備條件測試技術(shù)分析手段數(shù)據(jù)處理3.吸收實驗系統(tǒng)4.設(shè)備條件5.吸收操作6.實驗布點六.吸收過程分析與判定<<吸收單元操作過程中涉及的名詞>>氣體混合物組分x1x2溶劑溶質(zhì)有害成分有用成分目標產(chǎn)品過程推動力△ym

傳質(zhì)速率NA氣相G液相L相間接觸面積a氣液相平衡亨利定律Pe=Ex溶解度選擇性吸收塔氣液傳質(zhì)設(shè)備塔板(篩板浮閥泡罩導向浮閥)散堆整砌填料(拉西環(huán)階梯環(huán)鮑爾環(huán)鞍形環(huán)矩鞍環(huán)絲網(wǎng)板波紋)風機壓縮機輸液泵

一、吸收的應(yīng)用背景1.回收或捕獲有用成分,制取產(chǎn)品.2.除去有害物質(zhì),凈化氣體.二、原理

選擇某種溶劑,利用氣體混合物中各組分在溶劑中的溶解度(g溶質(zhì)/100g溶劑)的不同,來加以分離.y=mxpe=Ex三、過程研究與開發(fā)1.過程分析—氣體組成組分性質(zhì).2.選擇合適的溶劑(溶解度大—需吸收的溶質(zhì)溶解度小—氣體中其他組分溶解度的溫度效應(yīng)大—有利吸收-解吸低的溶劑蒸氣壓化學穩(wěn)定性好低粘度低毒價廉易得)

上述條件無法全部滿足,綜合考慮優(yōu)化處理.實驗室研究:P-T-x關(guān)系,即平衡關(guān)系.3.選擇合適的氣液接觸元件:級式(板式)微分式(填料)四、工業(yè)化過程實施根據(jù)分離要求與分離難度,選定氣液傳質(zhì)設(shè)備,確定理論板數(shù)\氣液比\工藝指標(壓力\溫度\回收率),選擇輔助設(shè)備—氣體及液體輸送設(shè)備.五、吸收傳質(zhì)系數(shù)的測定

1.原理NA=KyaVp△ymKya氣相總?cè)莘e吸收傳質(zhì)系數(shù),mol/m3h

a填料的有效比表面積,m2/m3

△ym塔頂與塔底氣相平均推動力

△Vp填料層的堆積體積,m3

NA吸收傳質(zhì)速率,mol/h3.吸收實驗系統(tǒng)清水吸收空氣中丙酮氣體4.設(shè)備條件—填料塔拉西環(huán)氣體進\出口液體進\出口液體分布器л形出口測試技術(shù)：1.吸收劑進、出口溫度測量t1t2—熱電阻溫度計2.氣體進口壓力表

3.氣體及液體的流量(轉(zhuǎn)子流量計)分析手段:進出口氣體—氣相色譜;液體進口濃度x=0;液體出口濃度—物料衡算.數(shù)據(jù)處理:2種數(shù)據(jù)處理方式:低濃度\高濃度以低濃度為例:實驗實測:GLy1y2xG—空氣的體積流量,L/hL---液體的體積流量,L/hy1y2=c*nc—氣相色譜儀常數(shù)n—色譜儀記錄紙上的單元格數(shù)y1y2—氣體混合物中丙酮的濃度NA=Gj(y1-y2)mol/hG1=G(P0T/PT0)1/2L/hG2=PG1/RTmol/hGj=G1/(1-y1)mol(混合物)/h

△ym=(△y1-y2)/ln(△y1/△y2)△y1=y1-y1*=y1-mx1△y2=y2-y2*=y2-mx2=y2

m=f(t,x)x1=Gj(y1-y2)/LVp=3.14D2H/4.5.吸收操作a.先通水后通氣;b.控制氣體壓力(壓力定值器):0.02Mp;c.調(diào)節(jié)氣，液流量計;d.實驗一開始就進行色譜分析y1及y2：三．采樣：A.等待實際溫度達到設(shè)定溫度后，按下氣相色譜上的“恒流源開關(guān)”，綠色指示燈亮；B.出口濃度y2的在線檢測：1.單擊色譜儀顯示器左邊第一個綠色小旗，右邊出現(xiàn)坐標圖；2.打開實驗裝置上的氣體出口閥（注意：流程圖上未表達出來），等待半分鐘，將色譜上的六通閥扳到取樣位置，默數(shù)15個數(shù)，再扳回進樣位置，然后將裝置上的出口閥關(guān)閉。單擊“開始采樣”，根據(jù)基線的坐標值，用組合鍵“Shift+鼠標左鍵”來移動坐標軸，找到基線。等兩個峰出來后，“停止采樣”，記錄丙酮（第二個峰）的濃度。3.進口濃度y2的在線檢測：單擊左邊第二個綠色小旗，開始第二樣品的采集，方法同“出口濃度y2的在線檢測”。四．關(guān)機（數(shù)據(jù)全部記錄完）：1.單擊屏幕上面“界面”，調(diào)出儀器面板，將“檢測器”的“橋電流”改為0，“確認”；將“溫度控制”中的加熱“停止”。2.等待“實際溫度”小于50后，關(guān)色譜電源，再關(guān)氫氣發(fā)生器，關(guān)電腦。6.實驗布點:實驗訓練吸收操作的三要素----吸收劑的流量\溫度\進口濃度(條件不許可);及操作訓練處理量的變化.G(L/h)L(L/h)t1(℃)14002常溫24004常溫36004常溫4600435注:實驗1與2:改變液流量;實驗2與3:改變氣流量;實驗3與4:改變溫度;

六.吸收過程分析與判定L提高—Kya提高—液膜控制G提高—Kya提高—液膜控制若6.實驗布點:實驗訓練吸收操作的三要素----吸收劑的流量\溫度\進口濃度(條件不許可);及操作訓練處理量的變化.G(L/h)L(L/h)t1(℃)16004常溫26006常溫39006常溫4900635自控

注:實驗1與2:改變液流量;實驗2與3:改變氣流量;實驗3與4:改變溫度;六.吸收過程分析與判定L提高—Kya提高—液膜控制G提高—Kya提高—液膜控制若二者均成立,則為雙膜控制.實驗提問題目1.吸收過程的推動力是什么?2.本吸收實驗為溶解吸熱還是放熱?3.繪出液封裝置?說出作用?4.如何判斷吸收傳質(zhì)控制環(huán)節(jié)?5.水-丙酮(空氣)吸收體系的優(yōu)點?色譜儀在線檢測吸收尾氣中丙酮濃度的操作方法：三．采樣：A.等待實際溫度達到設(shè)定溫度后，按下氣相色譜上的“恒流源開關(guān)”，綠色指示燈亮；B.出口濃度y2的在線檢測：1.單擊色譜儀顯示器左邊第一個綠色小旗，右邊出現(xiàn)坐標圖；2.打開實驗裝置上的氣體出口閥（注意：流程圖上未表達出來），等待半分鐘，將色譜上的六通閥扳到取樣位置，默數(shù)15個數(shù)，再扳回進樣位置，然后將裝置上的出口閥關(guān)閉。單擊“開始采樣”，根據(jù)基線的坐標值，用組合鍵“Shift+鼠標左鍵”來移動坐標軸，找到基線。等兩個峰出來后，“停止采樣”，記錄丙酮（第二個峰）的濃度。