填料塔吸收廢酸實驗

班級班級環(huán)工0902學(xué)號091410224姓名孫楊雨實驗日期2012.3.23環(huán)工綜合實驗環(huán)工綜合實驗實驗報告實驗名稱：填料塔吸收廢酸實驗指導(dǎo)老師：余陽小組成員：孫揚雨、王健、王玉佳、馬莉?qū)嶒災(zāi)康牧私馕辗▋艋瘹鈶B(tài)污染物的原理計算實際的吸收效率實驗內(nèi)容觀察氣液傳質(zhì)交換及吸收過程（即煙氣中污染物的去除過程）測定填料塔吸收裝置對氣態(tài)污染物的吸收效率實驗原理氣體吸收是氣體混合物中一種或多種組分溶解于選定的液體吸收劑中，或者與吸收劑中的組分發(fā)生選擇性化學(xué)反應(yīng)，從而將其從氣流中分離出來的操作過程。從大氣污染控制的角度看，用吸收法凈化氣態(tài)污染物，不僅是減少甚至消除氣態(tài)污染物向大氣中排放的重要途徑，而且還能將污染物轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品。吸收可分為物理吸收和化學(xué)吸收。在物理吸收中，氣體組分在吸收劑中只是單純的物理溶解過程；而在化學(xué)吸收中，吸收質(zhì)在液相中與反應(yīng)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而降低液相中純吸收質(zhì)的含量，增加了吸收過程的推動力，提高了吸收速率。物理吸收中，吸收速率決定于吸收質(zhì)在氣膜和液膜中的擴散速率。化學(xué)吸收中，吸收速率除與擴散速率有關(guān)外，還與化學(xué)反應(yīng)的速率有關(guān)。化學(xué)吸收過程既應(yīng)服從被吸收組分的氣液平衡關(guān)系即相平衡關(guān)系，也應(yīng)服從化學(xué)平衡關(guān)系。對于物理吸收及氣液相反應(yīng)原理，應(yīng)用最廣泛且較成熟的是“雙膜理論”。采用一般的物理吸收是不能滿足實際處理中處理氣體流量大、吸收組分濃度低、吸收效率高和吸收速率快等要求，所以一般多采用化學(xué)吸收過程。在實際生產(chǎn)中，對于吸收設(shè)備的最基本要求是：氣液之間有較大的接觸面積和一定的接觸時間，且氣液之間擾動強烈，吸收阻力小，吸收效率高；結(jié)構(gòu)簡單，操作穩(wěn)定。最常用的是填料塔，其次是板式塔，另外還有噴灑塔和文丘里吸收器。本實驗中采用的吸收裝置是填料塔，填料采用的是鮑爾環(huán)。吸收劑的選擇吸收劑的選擇是決定分離效果的關(guān)鍵因素之一原則(1)溶解度要大(2)良好的選擇性(3)蒸汽壓要低(4)較低的粘度且不易起泡(5)再生性能好(6)化學(xué)及熱穩(wěn)定性好(7)毒、腐蝕性小，不易燃(8)資源充足，廉價易得填料塔結(jié)構(gòu)如下圖：液體：在填料表面成膜流下氣體：通過填料中的自由空間上升試劑與儀器氣體吸收裝置NaOH堿液，HCl溶液，甲基橙指示劑565673214放空管1、噴淋管2、填料吸收塔3、堿液儲槽4、尾氣吸收瓶5、酸性氣體瓶6、加熱裝置7、鐵架臺實驗步驟1、在堿液儲槽中加入自來水，尾氣吸收瓶中加入2L0.2mol/L的NaOH溶液。2、合上水泵，打開吸收塔進液閥，并調(diào)節(jié)噴淋流量使其充分潤濕填料塔，并使噴淋液能均勻流下，測定尾氣吸收瓶中堿液的初始濃度。3、開啟空壓機，調(diào)節(jié)進氣閥，使尾氣吸收瓶中液體出現(xiàn)少量氣泡后，關(guān)閉空壓機。4、在具塞錐形瓶中加入約200mL水后，加入150mL濃鹽酸，蓋上塞子并開啟空壓機，加熱具塞錐形瓶。瓶中液體沸騰后開始計時，吸收10分鐘后，關(guān)閉水泵再關(guān)閉氣泵。測定自來水吸收廢酸吸收效率。5、往堿液儲槽中加入NaOH，將堿液槽中液體NaOH濃度調(diào)整為0.10mol/L左右。6、合上水泵，打開吸收塔進液閥，并調(diào)節(jié)噴淋流量使其充分潤濕填料塔，并使噴淋液能均勻流下，測定堿液槽中堿液的準(zhǔn)確濃度。7、在具塞錐形瓶中加入約200mL水后，加入150mL濃鹽酸，蓋上塞子并開啟空壓機，加熱具塞錐形瓶。瓶中液體沸騰后開始計時，吸收10分鐘后，關(guān)閉水泵再關(guān)閉氣泵。測定堿液吸收廢酸吸收效率。8.計算自來水和堿液吸收廢酸的效率，并分析形成差異的分析原因。計算公式式中：η——填料塔的吸收效率，％；M1，M1’——分別為堿液儲槽中吸收前和吸收后的堿液濃度，mol/l；M2，M2’——分別為尾氣吸收瓶中吸收前和吸收后的堿液濃度，mol/l；V1，V2——分別為堿液儲槽和尾氣吸收瓶中堿液的體積，ml；數(shù)據(jù)記錄及整理實驗數(shù)據(jù)初始尾氣吸收瓶反應(yīng)后水槽反應(yīng)后尾氣吸收瓶物理吸收序號鄰苯二甲酸氫鉀g消耗量mL碳酸鈉g消耗量mL鄰苯二甲酸氫鉀g消耗量mL11.426634.50.0055.41.315934.820.0072201.817345.530.00616.51.945249.4實驗數(shù)據(jù)初始水槽反應(yīng)后水槽反應(yīng)后尾氣吸收瓶化學(xué)吸收序號鄰苯二甲酸氫鉀g消耗量mL鄰苯二甲酸氫鉀g消耗量mL鄰苯二甲酸氫鉀g消耗量mL10.70921.10.70952.30.536116.220.92673830.636131.4(因?qū)嶒炦^程中出現(xiàn)多次人為失誤，導(dǎo)致實驗時間緊張，故某些需要滴定三次取平均值的實驗只測了一組)物理吸收：C8H5KO4分子量204，初始尾氣吸收瓶消耗了的鄰苯二甲酸氫鉀，因C8H5KO4+NaOH=C8H4NaKO4+H2O，故初始瓶中氫氧化鈉濃度為。同理：水槽中溶液消耗Na2CO30.0000572mol，由Na2CO3+2HCL=2NaCl+H2O+CO2↑得槽中鹽酸的量為0.1mol（步驟相同）得下表：初始尾氣吸收瓶水槽尾氣吸收瓶物理吸收鄰苯二甲酸氫鉀消耗量mol瓶中氫氧化鈉的量mol碳酸鈉消耗量mol槽中鹽酸的量mol鄰苯二甲酸氫鉀消耗量mol瓶中氫氧化鈉的量mol0.006990.40520.00005720.10.00830.38初始水槽水槽尾氣吸收瓶化學(xué)吸收鄰苯二甲酸氫鉀消耗量mol槽中氫氧化鈉的量mol鄰苯二甲酸氫鉀消耗量mol瓶中氫氧化鈉的量mol鄰苯二甲酸氫鉀消耗量mol瓶中氫氧化鈉的量mol0.00371.280.00350.660.002630.325物理吸收反應(yīng)前后尾氣吸收瓶中氫氧化鈉量的變化即為尾氣吸收瓶所吸收的鹽酸的量為，故可得自來水物理吸收廢氣鹽酸的效率為，同理的氫氧化鈉吸收鹽酸的效率為91.78%。思考題1、為什么要同時測定堿液儲槽和尾氣吸收瓶中的NaOH含量？答：因為實驗揮發(fā)出來的鹽酸并沒有被堿液儲槽完全吸收，剩余的一部分以尾氣的形式排入了尾氣吸收瓶中，只有同時測定堿液儲槽和尾氣吸收瓶中的NaOH含量才能求出鹽酸的總揮發(fā)量，從而求出吸收率。2、沸騰時間的長短對實驗結(jié)果有什么影響？答：沸騰時間過長有可能導(dǎo)致?lián)]發(fā)出來的HCl氣體過多，將尾氣吸收瓶中的NaOH反應(yīng)完，使部分HCl氣體排出實驗裝置使得最后無法計算揮發(fā)出的HCl氣體總量；沸騰時間過短有可能使得揮發(fā)出來的HCl過少，不便于實驗測量，并且大大增大了實驗誤差。3、填料塔吸收影響傳質(zhì)系數(shù)的因素有哪些？答：傳質(zhì)系數(shù)的影響因素十分復(fù)雜，溫度、壓強、所選用的物質(zhì)、不同的設(shè)備及填料類型和尺寸以及不同的流動情況與操作條件都可能對其造成影響。4、工業(yè)生產(chǎn)中如何處理含二氧化硫廢氣？可以用填料塔吸收二氧化硫尾氣嗎？答：工業(yè)生產(chǎn)中處理SO2的方法很多，常用的有如下兩種方法處理二氧化硫廢氣：通入石灰水SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O優(yōu)點：簡單易行，石灰水廉價缺點：產(chǎn)生硫酸鈣宜阻塞，處理不方便氧化制硫酸2SO2+O2=2SO3SO3+H2O=H2SO4優(yōu)點：處理徹底缺點：投入比較高，可以副產(chǎn)硫酸，必須SO2濃度較大才有價值ⅱ、可以用填料塔吸收二氧化硫尾氣不能采用化學(xué)吸收，若采用石灰水吸收會產(chǎn)生硫酸鈣固體阻塞填料塔，影響填料塔使用壽命，且不易清洗。采用物理吸收，選用清水作為吸收劑，陶瓷階梯環(huán)作為填料，最大效率吸收二氧化硫尾氣。5、某廠主要生產(chǎn)鋁百葉窗簾，其中鋁片生產(chǎn)工藝如下：其中，清洗并烘干后的鋁卷通過自動滾涂過程上色，上色劑采用油漆粉和稀釋劑配制而成，稀釋劑中含苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴等成分。自動滾涂后通過烘干過程使得著色牢固。上色好色的鋁卷即可倒卷、包裝、入成品庫。噴涂線工藝流程烘干工段產(chǎn)生的廢氣，鋁片烤漆線工藝流程烘干工段和自動滾涂工段產(chǎn)生的廢氣年排放量為150萬m3/a，廢氣中含有苯、甲苯、二甲苯等有毒害物質(zhì)，混合濃度為800mg/m3，非甲烷總烴濃度為800mg/m3，請設(shè)計方案對噴涂線產(chǎn)生的廢氣進行治理。答：治理方法：冷凝回收法：把有機廢氣直接導(dǎo)入冷凝器經(jīng)吸附、吸收、解板、分離，可回收有價值的有機物，該法適用于有機廢氣濃度高、溫度低、風(fēng)量小的工況，需要附屬冷凍設(shè)備。吸收法：一般采用物理吸收，即將廢氣引入吸收液進凈化，待吸收液飽和后經(jīng)加熱、解析、冷凝回收；本法適用于大氣量、低溫度、低濃度的廢氣，但需配備加熱解析回收裝置，設(shè)備體積大、投資較高。我選用的方法：活性炭吸附法。通過活性炭吸附廢氣，當(dāng)吸附飽和后，活性炭脫附再生，將廢氣吹脫后催化燃燒，轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，再生后的活性炭繼續(xù)使用。當(dāng)活性