华理化工实验报告.doc

华理化工实验报告 化工原理实验报告 化工原理实验指导书 1、填料吸收塔实验 1、1常压填料吸收塔实验 1.1.1 实验目的 1. 了解加压常压填料塔吸收装置的基本结构及流程； 2. 掌握总体积传质系数的测定方法； 3. 测定填料塔的流体力学性能； 4. 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； 5. 掌握气相色谱仪和六通阀在线检测CO2浓度的测量方法； 1.1.2基本原理 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 z? ? Z dZ? LKxa ? x1 dxx?x ? x2 ?HOL?NOL  （1－1） 2 式中： 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m·s)； 3 KX为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m·s)； Hm； N 令：吸收因数A=L/mG （1－2） NOL? 11?A ln[(1?A) y1?mx2y1?mx1 ?A] （1－3） 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（1－4） 式中：m=E/P； E＝f(t)，Pa，根据液相温度测定值由附录查得；Pa，取压力表指示值。 对清水而言，x2=0,由全塔物料衡算 G(y1?y2)?L(x1?x2) 可得x 1 。 1.1.3实验装置与流程 1〕装置流程 本实验装置流程如图1－1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1—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1800mm。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： 23 金属丝网板波纹填料：型号JWB—700Y，填料尺寸为φ100×50mm，比表面积700m/m。 （3）转子流量计： （4）旋涡气泵：XGB—11型，风量0～90m/h，风压14kPa； （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。 1.1.4实验步骤与注意事项 1.1.4.1填料塔的流体力学性能测定 1）实验步骤 （1）熟悉实验流程； （2）装置上电，仪表电源上电，打开风机电源开关； （3）测定干塔填料塔的压降，即在进水阀1关闭时，打开进气阀2并调节流量从2、 3 4、6、8、10 m/h、……至最大 ，分别读取对应流量下的压降值，注意塔底液位调节阀6要关闭，否气体会走短路，尾气放空阀4全开； （4）测定一定喷淋量时填料塔的压降，即打开进水阀，设定一定的水流量值，如200、400、600、800l/h时，在对应的某水流量下，调节气体的流量，从2、4、6、8、10 m3/h、……至最大 （液泛），分别读取对应流量下的压降值，注意塔底液位调节阀6要调节液封高度，以免气体走短路，尾气放空阀4全开。 2）注意事项 （1）固定好操作点后，应随时注意微调水、空气流量调节阀以保持各量不变。 1.1.4.2填料塔的吸收传质性能测定 1）实验步骤 （1）熟悉实验流程和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）同上步骤（2）； （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6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0.2Mpa左右； 3 （6）仔