6填料塔吸收传质系数的测定.docVIP

6 填料塔吸收传质系数的测定 6.1实验目的 了解填料塔吸收装置的基本结构及流程； 掌握总体积传质系数的测定方法； 了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响； 4．了解气相色谱仪和六通阀在线检测CO2浓度和测量方法。 6.2 实验原理 气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO2作为溶质组分是最为适宜的。本实验采用水吸收空气中的CO2组分。一般将配置的原料气中的CO2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。又CO2在水中的溶解度很小，所以此体系CO2气体的吸收过程属于液膜控制过程。因此，本实验主要测定Kxa和HOL。 1）计算公式 填料层高度Z为  （6－1） 式中： L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m2·s)； Kxa △X为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m3·s)； HOL 传质单元高度，m； NOL 传质单元数，无因次。 令：吸收因数A=L/mG （6－2） ? （6－3） 2）测定方法 （1）空气流量和水流量的测定 本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件（温度和压力）和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。 （2）测定塔顶和塔底气相组成y1和y2； （3）平衡关系。 本实验的平衡关系可写成 y = mx  （6－4） 式中： m 相平衡常数，m=E/P； E 亨利系数，E＝f(t)，Pa，根据液相温度测定值由附录查得； p 总压，Pa，取压力表指示值。 对清水而言，x2=0,由全塔物料衡算 可得x1 。 6．3实验装置与流程 1〕装置流程 本实验装置流程如图6－1所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在填料顶层。由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程可看成是等温吸收过程。 图6—1 吸收装置流程图 2〕主要设备 （1）吸收塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网板波纹规整填料，填料层总高度2000mm.。塔顶有液体初始分布器，塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板式填料支承装置。填料塔底部有液封装置，以避免气体泄漏。 （2）填料规格和特性： 金属丝网板波纹填料：型号JWB—700Y，填料尺寸为φ100×50mm，比表面积700m2/m3。 （3）转子流量计； 介质 条 件 最大流量 最小刻度 标定介质 标定条件 空气 6m3/h 0.1 m3/h 空气 20℃ 1.0133×105Pa CO2 160 L/h 10 L/h 空气 20℃ 1.0133×105Pa 水 1000L/h 20 L/h 水 20℃ 1.0133×105Pa （4）层叠风机：气量0～90m3/h，风压50kPa； （5）二氧化碳钢瓶； （6）气相色谱仪（型号：SP6801）； （7）色谱工作站：浙大NE2000。 6．4实验步骤与注意事项 1）实验步骤 （1）熟悉实验流程及弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意事项； （2）打开仪表电源开关及风机电源开关； （3）开启进水总阀，使水的流量达到400L/h左右。让水进入填料塔润湿填料。 （4）塔底液封控制：仔细调节阀门的开度，使塔底液位缓慢地在一段区间内变化，以免塔底液封过高溢满或过低而泄气。 （5）打开CO2钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀（注意减压阀的开关方向与普通阀门的开关方向相反，顺时针为开，逆时针为关），使其压力稳定在0.1Mpa左右； （6）仔细调节空气流量阀至2m3/h，并调节CO2调节转子流量计的流量，使其稳定在100L/h～160 L/h； （7）仔细调节尾气放空阀的开度，直至塔中压力稳定在实验值； （8）待塔操作稳定后，读取各流量计的读数及通过温度数显表、压力表读取各温度、压力，通过六通阀在线进样，利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气相组成； （9）改变水流量值，重复步骤（6）（7）（8）。 （10）实验完毕，关闭CO2钢瓶总阀，再关闭风机电源开关、关闭仪表电源开关，清理实验仪器和实验场地。 2）注意事项 （1）固定好操作点后，应随时注意调整以保持各量不变。