吸收塔实验
1、填料吸收塔实验装置
1.1实验目的
1.了解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浓度和测量方法；
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K_a和HOL。
1）计算公式
填料层高度Z为
0dZLK_a_1d____2HOLNOL（3－1）
2式中：液体通过塔截面的摩尔流量，kmol/(ms)；
3K_为推动力的液相总体积传质系数，kmol/(ms)；
令：吸收因数A=L/mG（3－2）NOL1
1Aln[(1A)y1m_2
y1m_1A]（3－3）
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=m_（3－4）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，_2=0,由全塔物料衡算
G(y1y2)L(_1_2)
可得_1。
1.3实验装置与流程
1〕装置流程
本实验装置流程如图1－12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1—12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；
（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。
1.4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600l/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○2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；
（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；
（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）增大水流量值至700l/h~800l/h，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。
（2）在填料塔操作条件改变后，需要有较长的稳定时间，一定要等到稳定以后方能读取有关数据。
1.5实验报告
1)将原始数据列表。
2）列出实验结果与计算示例。
1.6思考题
1）．本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算
2）．测定K_a有什么工程意义
3）．为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制
4）．当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数
1.7实验数据记录及数据处理结果示例
计算结果
塔底液相组成：0.002504mol%；塔顶液相组成：0.0mol%；
液相总传质单元数：4.3；
液相总传质系数：3322.7Kmol/(m3/h)
测量条件：
色谱型号：GC-2000A
柱类型：填充柱
柱规格：GD_-103
载气类型：氢气
载气流量：50ml/min
进样量：1ml
检测器温度：78℃
进样器温度：80℃
柱温：40℃
原料气：
峰号峰名保留时间峰高峰面积含量
1空气0.323XXXX2736.094XXXX5399.40697.7348
2二氧化碳0.XXX.XXX.9452.2652
1.8装置照片
举报
