1、實驗六吸收實驗1實驗目的（1） 了解填料吸收塔的基本結構、性能和特點。（2）練習并掌握填料塔操作方法。（3） 了解氣體通過填料層的壓降與流速及與噴淋密度的關系（4）學習并掌握總傳質系數的測定方法。（5）掌握操作條件對傳質系數的影響規律。2基本原理2.1填料塔流體力學特性氣體通過干填料層時，流體流動引起的壓降和湍流流動引起的壓降規律相一 致。在雙對數坐標系中/XP/Z對G，作圖得到一條斜率為1.82的直線（圖1中 的aa線）。而有噴淋量時，在低氣速時（c點以前）壓降也比例于氣速的1.82 次幕，但大于同一氣速下干填料的壓降（圖中bc段）。隨氣速增加，出現載點（圖 中c點），持液量開始增大。圖中不

2、難看出載點的位置不是十分明確，說明氣液 兩相流動的相互影響開始出現。壓降氣速線向上彎曲，斜率變徒（圖中cd段）。 當氣體增至液泛點（圖中d點，實驗中可以目測出）后在幾乎不變的氣速下，壓 降急劇上升，此時液相完全轉為連續相， 氣相完全轉為分散相，塔內液體返混和 氣體的液沫夾帶現象嚴重，傳質效果極差。logG*圖6.1填料層壓降空塔質量流速關系圖測定填料塔的壓降和液泛氣速是為了計算填料塔所需動力消耗和確定填料 塔的適宜操作范圍，選擇合適的氣液負荷。 實驗可用空氣與水進行。在各種噴淋 量下，逐步增大氣速，記錄必要的數據直至剛出現液泛時止。但必須注意，不要 使氣速過分超過泛點，避免沖跑和沖破填料。2.

3、2以液相為基準的總體積傳質系數 KYa的測定本實驗考查水對于二氧化碳的吸收性能， 對于水而言，二氧化碳屬于難溶性 氣體，平衡常數 m值大，平衡線很陡，吸收過程傳質阻力主要集中在液相，屬 于液相擴散控制過程（或液膜控制過程），因此，以液相為基準的總體積傳質系 數近似等于液相總體積傳質系數，即：K kxa xa(6.1)式（6.1）中：Kxa以液相為基準的總體積傳質系數，kmol/ （m3s）; ka液相總體積傳質系數，kmol/ m3 so通過式（6.2）計算液相總體積傳質系數:kVl Cai Ca2xazs cIT(6.2)（6.2）式中：Vl吸收液流量，m3/s； Z填料層高度，m； S一填

4、料塔截面積，m2; Cai塔底吸收液中二氧化碳濃度，kmol/ m3; Ca2一塔頂吸收液中二氧化碳濃度，kmol/ m3； zCAm 液相平均推動力，kmol/ m3。液相平均推動力的計算見下式：*(Ca2Ca2)(Cai Cai)*.CA2CA2ln*CaiCai(6.3)對于本實驗考查的純水吸收二氧化碳，有:*CJCa2=HPa(6.4)式（6.4）中H溶解度系數，kmol/（m3 Pa）; Pa溶質在氣相中的平衡分壓,Pa。對于稀溶液而言，因為溶質的濃度很小，因此式（6.5）中二氧化碳的溶解度系數計算方法近似等于:S 1 H -Ms E(6.5)式（6.5）中：作一溶劑密度，Kg/m3

5、;作一溶解的相對分子質量，g/mol;E為特定溫度下，二氧化碳溶解于水中的亨利系數，Pa。聯立（6.1） - （6.5）式，可以得到以液相為基準的總體積傳質系數值。3實驗裝置3.1 裝置流程圖6.2二氧化碳吸收解吸實驗裝置流程示意圖1-解吸液水箱；2-解吸液液泵；3-吸收液液泵； 4-風機；5-空氣旁通閥；6-空氣流量計；7-吸收液流量計；8-吸收塔；9-吸收塔塔底取樣閥；10、11-U型壓差計；12-解吸塔；13-解吸塔塔底取樣閥；14-解吸液流量計；15- CO 2流量計；16-吸收用空氣流量計；17-吸收用氣泵；18- CO2鋼瓶；19、21-水箱放水閥；20-減壓閥；22-吸收液水箱；

6、23-放水閥；24-回水閥吸收質（純二氧化碳氣體或與空氣混合氣）由鋼瓶經二次減壓閥和轉子流量 計15計量后，由塔底進入吸收塔內，氣體自下而上經過填料層，與吸收劑純水 逆流接觸進行吸收操作，尾氣從塔頂放空；吸收劑經轉子流量計 14計量后由塔 頂進入噴灑而下；吸收二氧化碳后的溶液流入塔底液料儲罐中儲存，再由吸收液泵3經流量計7計量后進入解吸塔，空氣由6流量計控制流量進入解吸塔塔底， 自下而上經過填料層與液相逆流接觸對吸收液進行解吸，解吸后氣體自塔頂放 空。U形液柱壓差計用來測量填料層兩端的壓強降。3.2 主要設備與儀器二氧化碳吸收與解吸實驗裝置主要設備及儀器規格參數見表3.1。表3.1主要設備與儀

7、器規格及參數序號名稱規格及參數1填料塔玻璃管內徑 D=0.050 m,內裝M0X10 mm瓷拉西環；填料層高度Z = 0.85 m2風機XGB-12 型，550 W3cozWrn#型號LZB-6 ;流量范圍0.060.6 m3/h;精度2.5%;4空氣轉子流量計型號LZB-10 ;流量范圍0.252.5 m3/h;精度2.5%5水轉子流里計型號LZB-10 ;流量范圍16160 L/h; 精度2.5%;6解/吸收塔水轉 子流里計型號LZB-6流量范圍660 L/h 精度2.5%7溫度測量PT100鉗電阻，測氣相、液相溫度4實驗步驟與注意事項4.1 實驗步驟4.1.1 測量解吸塔干填料層（ P/

8、Z）u關系曲線先全開空氣旁路調節閥5,啟動風機，（先全開閥5和空氣流量計閥，再利 用閥5調節進入解析塔內的空氣流量，空氣流量從小到大）。讀取填料層壓降P （U形液柱壓差計11）,然后在對數坐標紙上以空塔氣速 u為橫坐標，以單位高 度的壓降 P/Z為縱坐標，標繪干填料層（AP/Z）u關系曲線。4.1.2 測量吸收塔在噴淋狀態下填料層（ P/Z）u關系曲線將水流量固定在100 L/h （水流量大小因設備而定），然后采用上面相同步驟 調節空氣流量，并讀取填料層壓降 P、轉子流量計讀數和流量計處空氣溫度， 注意觀察塔內操作現象，一旦出現液泛現象，立即記下對應空氣轉子流量計讀數。 在對數坐標紙上標出液體

9、噴淋量為100 L/h時的（ P/Z）u關系曲線（見圖 2A）,在圖上確定液泛氣速，并與觀察的液泛氣速相比較是否吻合。4.1.3 二氧化碳吸收傳質系數測定吸收塔與解吸塔(水流量為40 L/h)(1)打開閥門5,關閉閥門9、13。(2)啟動吸收液泵2將水經水流量計14計量后打入吸收塔中，然后打開 二氧化碳鋼瓶頂上的針閥20,向吸收塔通入二氧化碳(二氧化碳氣體流量計15的閥門要全開)，流量由流量計讀出在0.1 m3/h左右。(3)吸收進行15分鐘后，啟動解吸泵2,將吸收液經解吸流量計7計量后 打入解吸塔中，同時啟動風機，利用閥門 5調節空氣流量(0.25 m3/h)對解吸 塔中的吸收液進行解吸。(

10、4)操作達到穩定狀態之后，測量塔底的水溫，同時取樣，測定兩塔塔頂、 塔底溶液中二氧化碳的含量。(實驗時注意吸收塔水流量計和解吸塔水流量計要 一致，并注意解吸水箱中的液位，各流量計要及時調節，以保證實驗時操作條件 不變)(5)二氧化碳含量測定。用移液管吸取0.1 M的Ba(OH)2溶液10 mL,放入三角瓶中，并從塔底附設 的取樣口處接收塔底溶液10 mL,用膠塞塞好振蕩。溶液中加入 23滴酚吹指 示劑搖勻，用0.1 M的鹽酸滴定到粉紅色消失即為終點。按下式計算得出溶液中二氧化碳濃度：(6.2)2C Ba(OH) 2VBa(OH) 2 CHClVH'4.2注意事項(1)開啟CO2總閥前，

11、要先關閉減壓閥，閥門開度不宜過大。(2)實驗中要注意保持吸收塔水流量計和解吸塔水流量計數值一致，并隨 時注意水箱中的液位。(3)分析操作時動作要迅速，以免二氧化碳從液體中溢出導致結果不準確5實驗記錄5.1 解吸塔干填料層(4P/Z)u關系曲線解吸塔干填料層 P/Zu關系曲線實驗記錄見表6.1表6.1解吸塔干填料層 P/Zu關系曲線實驗記錄 (裝置編號：L=0 L/h,填料層高度 Z=0.85 m,塔徑 D=0.050 m)序號填料層壓降(mmH 2O)單位高度填料層壓降(mmH 2O/m )空氣轉子流量計讀數 (m3/h)空塔氣速m/s123456789105.2 噴淋狀態下吸收塔內填料層(4

12、P/Z)u關系曲線噴淋狀態下，吸收塔在填料層 P/Zu關系曲線實驗記錄見表6.2。表6.2吸收塔在噴淋量下填料層P/Zu關系曲線實驗記錄(裝置編號：L=100L/h ,填料層高度 Z=0.85 m ,塔徑D=0.050 m )序號填料層壓降mmH 2O單位高度填料層壓降mmH 2O/m空氣轉子流量計讀數 m3/h空塔氣速m/s操作 現象12345678910111213141516171819205.3 總體積傳質系數的測定水吸收二氧化碳總體積傳質系數測定實驗記錄見表6.3。表6.3總體積傳質系數測定實驗記錄(裝置編號：,填料層高度Z=0.85 m,塔徑D=0.050 m)序號水流量L/h空氣流量 m3/hCO2流量 m3/h水溫度0c塔底取 樣量ml塔底樣品消耗 鹽酸體積ml純水消耗鹽