二氧化碳吸收

1、吸收實(shí)驗(yàn)裝置說明書一、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的特點(diǎn)本實(shí)驗(yàn)裝置可用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研。通過該實(shí)驗(yàn)裝置，可以了解填料吸收塔的結(jié)構(gòu)，掌握其操作方法；學(xué)習(xí)填料塔流體力學(xué)性能的測(cè)量方法；學(xué)習(xí)并掌握吸收塔傳質(zhì)性能的測(cè)量方法；加深對(duì)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(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確；3 .本裝置體積小，重量輕，移動(dòng)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(fēng)機(jī)：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(gè)、減壓閥 1 個(gè)(用戶自備)。2 .流量測(cè)量：CO2 轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號(hào)：LZB-6;流量范圍：0.060.6m3/h;精度：2.5%空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號(hào)：LZB-10;流量范圍：0.252.5m3/h;精度：2.5%水轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號(hào)：LZB-10;流量范圍：16160L/h;精度：2.5%解吸收塔水轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號(hào)：LZB-6 流量范圍：660L/h 精度：2.5%3 .濃度測(cè)量：吸收塔塔底液體濃度分析：定量化學(xué)分析儀一套4 .溫度測(cè)量：Cu50 銅電阻，液溫度。三、實(shí)驗(yàn)裝置的基本情況圖 1 二氧化碳吸收解吸實(shí)驗(yàn)裝置流程1-減壓閥；2-CO2鋼瓶；3-

3、CO2流量計(jì)；4-解吸塔水流量計(jì)；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(jìn)氣閥；14、15-U 型管；16-解吸塔；17-吸收塔水流量計(jì)；18-空氣流量計(jì)；19-空氣旁通閥；20-吸收塔水泵；21-風(fēng)機(jī)吸收質(zhì)（純二氧化碳?xì)怏w）由鋼瓶經(jīng)二次減壓閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì) 3,進(jìn)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(jì) 17 進(jìn)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(jì) 4 進(jìn)入解吸塔，空氣由 18 流量計(jì)控制流量進(jìn)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(duì)吸收液進(jìn)行解吸，然后自塔頂放空，U 形液柱壓差計(jì)用以測(cè)量填料層的壓強(qiáng)降。四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟1.測(cè)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(jìn)入吸收塔的空氣進(jìn)氣閥 12,關(guān)閉解吸塔的空氣進(jìn)氣閥 13 和閥門 9,啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，（先全開閥 19 和空氣流量計(jì)閥，再利用閥 19 調(diào)節(jié)進(jìn)塔的空氣流量。空氣流量按從小到大的順序）讀取填料層壓降P（U 形液柱壓差計(jì) 9）,然后在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以空塔氣速 u 為橫坐標(biāo)，以單位高度的壓降P/Z 為縱坐標(biāo)，標(biāo)繪干填料層（AP/Z）u 關(guān)系曲線。2 .測(cè)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(jì)讀數(shù)和流量計(jì)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(shí)，記下對(duì)應(yīng)的空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)。在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)出液體噴淋量為 20L/h 時(shí)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(cè)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(dòng)吸收液泵 20 將水經(jīng)水流量計(jì) 17 計(jì)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(jì)讀出在 0.1m3/h 左右。（3）啟動(dòng)解吸泵 5,將吸收液經(jīng)解吸流量計(jì) 4 計(jì)量后打入解吸塔中，同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，利用閥門 19 調(diào)節(jié)空氣流量（0.25m3/h）對(duì)解吸塔中的吸收液進(jìn)行解吸。（4）操作達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，測(cè)量塔底的水溫，同時(shí)取樣，測(cè)定兩塔塔頂、塔底溶液中二氧化碳的含量。（實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意吸收塔水流量計(jì)和解吸塔水流量計(jì)要一致，并注意吸收塔下的儲(chǔ)料罐中的液位，對(duì)各流量計(jì)及時(shí)調(diào)節(jié)以達(dá)到實(shí)驗(yàn)時(shí)的操作條件不變）二氧化碳含量的測(cè)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(diǎn)。按下式計(jì)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(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)注意的事項(xiàng)：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(shí)驗(yàn)時(shí)要注意吸收塔水流量計(jì)和解吸塔水流量計(jì)要一致，并注意吸收塔下的儲(chǔ)料罐中的液位。3 .作分析時(shí)動(dòng)作迅速，以免二氧化碳溢出。六、附錄1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算及結(jié)果填料塔流體力學(xué)性能測(cè)定(以填料塔干填料時(shí)第 4 組數(shù)據(jù)為例)轉(zhuǎn)子流量計(jì)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(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以空塔氣速u為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，標(biāo)繪%u關(guān)系曲線，見圖 2。傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)(以一套設(shè)備吸收塔的傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)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(cè)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(dòng)力為0.01529-0.00209=0.0251kmol/m0.034382-0.00209ln0.034382-0.01529因本實(shí)驗(yàn)采用的物系不僅遵循亨利定律，而且氣膜阻力可以不計(jì)，在此情況下，整個(gè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果列表表1干填料時(shí)P/zu關(guān)系測(cè)定一（L=0填料層高度Z=0.65m塔彳全D=0.035m）序號(hào)填料層壓強(qiáng)降mmHO單位高度填料層壓強(qiáng)降mmHO/m空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)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(shí)P/zu關(guān)系測(cè)定(L=20填料SW度Z=0.65m塔徑D=0.035m)J序號(hào)填 料 層壓強(qiáng)降mmH2O單位高度填料層壓強(qiáng)降mm2O/m空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)m/h空塔氣速m/s操作現(xiàn)象18.012.30.250.07流動(dòng)正常213.020.00.380.11r流動(dòng)正常320.030.80.50P

12、0.14r流動(dòng)正常424.036.90.600.17流動(dòng)正常536.055.40.700.20流動(dòng)正常640.061.50.80P0.23r流動(dòng)正常752.080.00.900.26流動(dòng)正常870.0107.71.000.29流動(dòng)正常988.0135.41.10P0.32r流動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(jì)讀數(shù)m3/h0.200CO2轉(zhuǎn)子流量計(jì)處氨溫度C25.6流量計(jì)處CO2的體積流量m3 /h0.156水轉(zhuǎn)子流量計(jì)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