二氧化碳吸收

1、吸收實驗裝置說明書一、實驗設(shè)備的特點本實驗裝置可用于實驗教學和科研。通過該實驗裝置，可以了解填料吸收塔的結(jié)構(gòu)，掌握其操作方法；學習填料塔流體力學性能的測量方法；學習并掌握吸收塔傳質(zhì)性能的測量方法；加深對填料吸收塔的一些基本概念及理論的理解。1 .使用方便，安全可靠，直觀；2 .數(shù)據(jù)穩(wěn)定，實驗準確；3 .本裝置體積小，重量輕，移動方便。二、設(shè)備主要技術(shù)數(shù)據(jù)及其附件1 .設(shè)備參數(shù)：風機：XGB-12 型，550W;填料塔：玻璃管內(nèi)徑 D=0.035m,內(nèi)裝(f)4X10mm 瓷拉西環(huán)，填料層高度 Z=0.60m；填料塔：玻璃管內(nèi)徑 D=0.035m,內(nèi)裝(f)4X10mm 瓷拉西環(huán)，填料層高度 Z

2、=0.60m；(4)二氧化碳鋼瓶 1 個、減壓閥 1 個(用戶自備)。2 .流量測量：CO2 轉(zhuǎn)子流量計：型號：LZB-6;流量范圍：0.060.6m3/h;精度：2.5%空氣轉(zhuǎn)子流量計：型號：LZB-10;流量范圍：0.252.5m3/h;精度：2.5%水轉(zhuǎn)子流量計：型號：LZB-10;流量范圍：16160L/h;精度：2.5%解吸收塔水轉(zhuǎn)子流量計：型號：LZB-6 流量范圍：660L/h 精度：2.5%3 .濃度測量：吸收塔塔底液體濃度分析：定量化學分析儀一套4 .溫度測量：Cu50 銅電阻，液溫度。三、實驗裝置的基本情況圖 1 二氧化碳吸收解吸實驗裝置流程1-減壓閥；2-CO2鋼瓶；3-

3、CO2流量計；4-解吸塔水流量計；5-解吸塔水泵；6-吸收塔；7,8-取樣閥；9-吸收塔底出分液閥；10-吸收塔底回液閥；11-放液閥；12、13-空氣進氣閥；14、15-U 型管；16-解吸塔；17-吸收塔水流量計；18-空氣流量計；19-空氣旁通閥；20-吸收塔水泵；21-風機吸收質(zhì)（純二氧化碳氣體）由鋼瓶經(jīng)二次減壓閥和轉(zhuǎn)子流量計 3,進入吸收塔塔底，氣體由下向上經(jīng)過填料層與液相水逆流接觸，到塔頂經(jīng)放空；吸收劑（純水）經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計 17 進入塔頂，再噴灑而下；吸收后溶液由塔底流入塔底液料罐中由解吸泵 5 經(jīng)流量計 4 進入解吸塔，空氣由 18 流量計控制流量進入解吸塔塔底由下向上經(jīng)過填料層

4、與液相逆流接觸，對吸收液進行解吸，然后自塔頂放空，U 形液柱壓差計用以測量填料層的壓強降。四、實驗方法及步驟1.測量吸收塔干填料層（P/Z）u 關(guān)系曲線（只做吸收塔）：先全開閥門 10 和 19 及進入吸收塔的空氣進氣閥 12,關(guān)閉解吸塔的空氣進氣閥 13 和閥門 9,啟動風機，（先全開閥 19 和空氣流量計閥，再利用閥 19 調(diào)節(jié)進塔的空氣流量?？諝饬髁堪磸男〉酱蟮捻樞颍┳x取填料層壓降P（U 形液柱壓差計 9）,然后在對數(shù)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(guān)系曲線。2 .測量吸收塔在某噴淋量下填料層（AP/Z）u 關(guān)系曲線：將水流

5、量固定在 20L/h（水的流量因設(shè)備而定），然后用上面相同方法調(diào)節(jié)空氣流量，并讀取填料層壓降P、轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)和流量計處空氣溫度，并注意觀察塔內(nèi)的操作現(xiàn)象，一旦看到液泛現(xiàn)象時，記下對應(yīng)的空氣轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)。在對數(shù)坐標紙上標出液體噴淋量為 20L/h 時的（4P/z）-u?關(guān)系曲線（見圖 2A）,從圖上確定液泛氣速，并與觀察的液泛氣速相比較。3 .二氧化碳吸收傳質(zhì)系數(shù)的測定：吸收塔與解吸塔（水流量為 40L/h）（1） 打開閥門 3、9、13、19,關(guān)閉閥門 4、10、12、17。（2）啟動吸收液泵 20 將水經(jīng)水流量計 17 計量后打入吸收塔中，然后打開二氧化碳鋼瓶頂上的針閥，向吸收塔通入二氧

6、化碳，流量由流量計讀出在 0.1m3/h 左右。（3）啟動解吸泵 5,將吸收液經(jīng)解吸流量計 4 計量后打入解吸塔中，同時啟動風機，利用閥門 19 調(diào)節(jié)空氣流量（0.25m3/h）對解吸塔中的吸收液進行解吸。（4）操作達到穩(wěn)定狀態(tài)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。（實驗時要注意吸收塔水流量計和解吸塔水流量計要一致，并注意吸收塔下的儲料罐中的液位，對各流量計及時調(diào)節(jié)以達到實驗時的操作條件不變）二氧化碳含量的測定用移液管吸取 0.1M 的 Ba(OH2溶?夜10mL 放入三角瓶中，并從塔底附設(shè)的取樣口處接收塔底溶液 10mL 用膠塞塞好，并振蕩。溶液中加入 23

7、 滴酚血:指示劑，最后用 0.1M 的鹽酸滴定到粉紅色消失的瞬間為終點。按下式計算得出溶液中二氧化碳的濃度：2cBa(OH)2VBa(OH)2-CHClVHClcCO,=mol-L-2V溶液五、使用實驗設(shè)備應(yīng)注意的事項：1.開啟 CO2 總閥前，要先關(guān)閉減壓閥，開啟開度不宜過大。2.實驗時要注意吸收塔水流量計和解吸塔水流量計要一致，并注意吸收塔下的儲料罐中的液位。3 .作分析時動作迅速，以免二氧化碳溢出。六、附錄1.實驗數(shù)據(jù)的計算及結(jié)果填料塔流體力學性能測定(以填料塔干填料時第 4 組數(shù)據(jù)為例)轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)：0.5m3/h;填料層壓降 U 管讀數(shù)：5.0mmhLOV0.5空塔氣諫u=0.14

8、3600“冗/4)D23600父(n/4/0.035A%=5/0.65=7.6(mmH)/m)在對數(shù)坐標紙上以空塔氣速u為橫坐標，為縱坐標作圖，標繪%u關(guān)系曲線，見圖 2。傳質(zhì)實驗(以一套設(shè)備吸收塔的傳質(zhì)實驗為例)(a).吸收液消耗鹽酸體積 VI=5.7ml,則吸收液濃度為:2cBa(OH)2VBa(OH)2-CHClVHCl2M0.0695父100.0695父15.6CAI=0.015292V溶液2X10kmol/m(m/s)單位填料層壓降因純水中含有少量的二氧化碳，所以純水滴定消耗鹽酸體積塔底液溫度 t=25.6C由化工原理下冊吸收這一章可查得 CO2亨利系數(shù) E=1.637252X105

9、kPa則 CO2的溶解度常數(shù)為：w110001-73H=X=m=3.39X10kmol，m-PaMwE181.63725210塔頂和塔底的平衡濃度為7CA1=CA2=HP0=3.39X107X101325=0.034382mol/L液相平均推動力為0.01529-0.00209=0.0251kmol/m0.034382-0.00209ln0.034382-0.01529因本實驗采用的物系不僅遵循亨利定律，而且氣膜阻力可以不計，在此情況下，整個傳質(zhì)過程阻力都集中于液膜，即屬液膜控制過程，則液側(cè)體積傳質(zhì)膜系數(shù)等于液相體積傳質(zhì)總系數(shù)，即3-VsLCA1-CA23010/3600(0.01529-0.

10、00209)k1a=KLa=一=2-=0.0073hS.CAm0.563.14(0.035)/40.02512.實驗結(jié)果列表表1干填料時P/zu關(guān)系測定一（L=0填料層高度Z=0.65m塔彳全D=0.035m）序號填料層壓強降mmHO單位高度填料層壓強降mmHO/m空氣轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)m/h空塔氣速m/s2CBa(OH)2VBa(OH)2CHClVHCl2V溶液_20.069510-0.069519.4210=0.00209mol/LV=19.4ml,則塔頂水中 CO2濃度為:加A1-ACA2_/一*一(CA2-CA2)-(C*A1-CA1)_CA1-CA2二CA2lnLCAICln*A2-C*

11、A2*CA2ln*_CA2CA1-CA1CA1-CA1m/s.CAm3123.10.250.07257.70.50.143812.30.70.20412P18.50.90.26151827.71.10.3262233.81.30.38731P47.71.50.43183858.51.70.49表1濕填料時P/zu關(guān)系測定(L=20填料SW度Z=0.65m塔徑D=0.035m)J序號填 料 層壓強降mmH2O單位高度填料層壓強降mm2O/m空氣轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)m/h空塔氣速m/s操作現(xiàn)象18.012.30.250.07流動正常213.020.00.380.11r流動正常320.030.80.50P

12、0.14r流動正常424.036.90.600.17流動正常536.055.40.700.20流動正常640.061.50.80P0.23r流動正常752.080.00.900.26流動正常870.0107.71.000.29流動正常988.0135.41.10P0.32r流動正常10110.0169.21.200.35積水11129.0198.51.300.38液泛12159.0244.61.400.40液泛13195.0300.01.500.43液泛14230.0353.81.600.46液泛表3(1)填料吸收塔傳質(zhì)實驗數(shù)據(jù)表(一)被吸收的氣體：純CO吸收劑：水；塔內(nèi)徑:35mm塔類型吸收塔填料不恢?環(huán)填料尺寸(m)4x10填料層圖度(m)0.651CO2轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)m3/h0.200CO2轉(zhuǎn)子流量計處氨溫度C25.6流量計處CO2的體積流量m3 /h0.156水轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)30.0水流量30.0中下口CO2用Ba(OH)2的濃度M mol/l0.0695中和CO用Ba(OH的體積ml10滴定用鹽酸的濃度Mmol/l0.0695滴定塔底吸收液用鹽酸的體積ml15.60滴定空白液用鹽酸的體積ml19.40樣品的體積ml10:塔底液相的溫度c25.6亨利常數(shù)E108Pa1.637252塔底液相濃度CAIkmoI/m0.01529空白液相濃度CA2kmoI/m0.00209