填料吸收综合实验.doc

填料吸收塔试验 实验目的 了解填料塔的流体力学性能； 学习填料吸收塔传质单元高度HO、体积吸收系数Ka和回收率的测定方法。 实验内容 观察流体在填料吸收塔中的操作状态，测定△P/Z~u关系曲线并确定液泛气速。 测量填料吸收塔的传质单元高度、体积吸收系数和回收率。 实验原理 吸收塔的液泛气速数据在塔的设计和操作中起着非常重要的作用，所以本实验通过测定△P/Z~u关系曲线和观察实验现象两种方法来确定“液泛气速”。 吸收系数是决定吸收速率高低的重要参数，获得吸收系数绝大多数的方法是采用实验的方法。对于相同的物料系统和一定的设备（填料的类型和尺寸）。吸收系数将随着操作条件及气、液接触状况的不同而变化。 CO2是难溶于水的气体，故液膜阻力控制着整个吸收过程速率的大小。所以，在其它条件不变的前提下，随着液体喷淋量的增大，吸收系数也相应增大。 本实验所用气体混合物是含有少量CO2的CO2与空气混合物，用水做吸收剂。由于吸收液中CO2的浓度不高，可认为气—液平衡关系服从亨利定律，可用方程Y=mX表示；且因是常压操作，故相平衡常数m值仅是温度的函数。 KXa可依下列公式进行计算 而： 因此： 同时， 由此，在一定液体流量下，即可测得液相总吸收系数。由于CO2难溶气体，故而KX?kx，从而即可测出液侧吸收系数。 式中：Z—填料层的高度，m； HOL—液相总传质单元高度，m； NOL —液相总传质单元数，无因次； X1 、X2 —进、出口液体中溶质组分的摩尔比，； KXa—气相总体积吸收系数，kmol /m3 · h)； L—水的摩尔流率，kmolS)/h； Ω—填料塔截面积，m2；实验装置 实验流程图 实验流程介绍 空气由鼓风机①送入空气转子流量计③计量，空气通过流量计处的温度由温度计④测量，空气流量由放空阀2调节，CO2由CO2瓶送出，经过CO2瓶总阀8进入CO2转子流量计9计量，CO2通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。其流量由阀10调节，然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部，水由自来水管经水转子流量计11，水的流量由阀12调节，然后进入塔顶。 实验方法 测量干填料层（△P/Z～u）关系曲线 打开调节阀2，然后启动鼓风机； 用阀2调节进塔的空气流量； 按空气流量由小到大的顺序读取填料层压强降△P、转子流量计处空气温度； 根据读数，计算△P/Z、空塔气速u； 在对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标，以△P/Z为纵坐标，绘制干填料层△P/Z～u关系曲线。 测量某喷淋量下填料层△P/Z～u关系曲线并观察液泛现象 调节阀11，通过转子流量计调节水喷淋量为20L/h； 用阀2调节进塔的空气流量； 按空气流量由小到大的顺序读取填料层压强降△P、转子流量计处空气温度； 注意观察塔内的操作现象，一旦看到液泛现象时，记下对应的空气流量及读数，发生液泛后仍需缓慢增加气速，再测3组△P～u数据； 在对数坐标纸上标出液体喷淋量为20L/h下△P/Z～u关系曲线，并由图确定液泛气速，将此数据与所观察的数据进行比较。 测定传质吸收系数 调节水喷淋量为30L/h； 选择合适的空气流量，并根据所选空气流量计算为保证混合气体中CO2组分浓度为0.2～0.3（摩尔比）所需CO2流量； 用空气流量调节阀把空气流量调至规定值处，打开CO2瓶总阀（不要开得太大），用CO2减压阀调节CO2流量至预定值； 在严格控制空气、CO2及水流量固定不变的条件下，稳定操作一段时间（约20分钟）之后，开始取样测定浓度并记录实验数据（包括记录各流量计读数和温度，塔底排出液的温度，并分析塔底吸收液的浓度）在测之前要做好取样分析浓度的各种准备； 二氧化碳含量的测定 用移液管吸取0.1M的Ba（OH）2溶液10mL，放入三角瓶中，并从塔底附设的取样口处接收塔底溶液10 mL，用胶塞塞好，并振荡。溶液中加入2～3滴酚酞指示剂，最后用0.1M的盐酸滴定到粉红色消失的瞬间为终点。按下式计算得出溶液中二氧化碳的浓度： 空气及CO2流量保持不变，加大或减小水喷淋量，重复以上操作，测定有关数据。 实验注意事项 开启CO2瓶总阀前，应关闭减压阀和CO2流量调节阀； 实验时严格按照实验操作方法规定的步骤操作，以免发生事故； 启动鼓风机前，务必先全开放空阀2； 作分析时动作迅速，以免二氧化碳溢出。实验