二氧化碳吸收及解吸实验装置Word文档下载推荐.docx
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4．温度测量：
PT100铂电阻，用于测定气相、液相温度，数字仪表显示。
表一、二氧化碳在水中的亨利系数E×
10-5，KPa
气体
温度，℃
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
60
CO2
0.738
0.888
1.05
1.24
1.44
1.66
1.88
2.12
2.36
2.60
2.87
3.46
三．实验流程简介：
吸收质（二氧化碳气体）由钢瓶经减压阀和转子流量计15计量后与经过计量后的空气混合由塔底进入吸收塔，气体自下而上经过填料层与吸收剂纯水逆流接触进行吸收操作，尾气从塔顶放空；
吸收剂是由转子流量计14计量后由塔顶进入喷洒而下；
吸收二氧化碳后的液体流入塔底后进入储槽22中，再由吸收液泵3经流量计7计量后进入解吸塔进行解吸操作，空气由流量计6控制流量进入解吸塔塔底，自下而上经过填料层与液相逆流接触对吸收液进行解吸，解吸后气体自塔顶放空。
U形液柱压差计用来测量填料层两端的压强降。
二氧化碳吸收解吸实验装置流程示意图见图-1
二氧化碳吸收解吸实验装置仪器面板示意图见图-2
图-1二氧化碳吸收解吸实验装置流程示意图
1-解吸液储槽；
2-解吸液液泵；
3-吸收液液泵；
4-风机；
5-空气旁通阀；
6-空气流量计；
7-吸收液流量计；
8-吸收塔；
9-吸收塔塔底取样阀；
10、11-U型管液柱压强计；
12-解吸塔；
13-解吸塔塔底取样阀；
14-解吸液流量计；
15-CO2流量计；
16-吸收用空气流量计；
17-吸收用气泵；
18-CO2钢瓶；
19、21-水箱放水阀；
20-减压阀；
22-吸收液储槽；
23-回水阀；
24-放水阀；
图-2仪器面板示意图
四、实验方法及步骤：
1.测量填料塔干填料层（△P／Z）～u关系曲线（只做解吸塔）：
打开空气旁路调节阀5至全开，启动风机。
打开空气流量计,逐渐关小阀门5的开度，调节进塔的空气流量。
稳定后读取填料层压降△P即U形管液柱压差计11的数值，然后改变空气流量，空气流量从小到大共测定8-10组数据。
在对实验数据进行分析处理后，在对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标，单位高度的压降△P／Z为纵坐标，标绘干填料层（△P／Z）～u关系曲线。
2.测量填料塔在喷淋量下填料层（△P／Z）～u关系曲线（只做解吸塔）：
将水流量固定在100L／h（水流量大小可因设备调整），采用上面相同步骤调节空气流量，稳定后分别读取并记录填料层压降△P、转子流量计读数和流量计处所显示的空气温度，操作中随时注意观察塔现象，一旦出现液泛，立即记下对应空气转子流量计读数。
根据实验数据在对数坐标纸上标出液体喷淋量为80L／h时的（△P／z）～u关系曲线（见图2A），并在图上确定液泛气速，与观察到的液泛气速相比较是否吻合。
3.二氧化碳吸收传质系数测定：
吸收塔与解吸塔（水流量控制在40L/h）
（1）打开阀门5，关闭阀门9、13。
（2）启动吸收液泵2将水经水流量计14计量后打入吸收塔中，然后打开二氧化碳钢瓶顶上的针阀20，控制在0.2m3/h左右。
启动气泵开关调节流量控制在0.51m3/h左右，向吸收塔通入二氧化碳和空气的混合气体（二氧化碳气体流量计15的阀门要全开），流量大小由流量计读出。
（3）吸收进行10分钟后，启动解吸泵2，将吸收液经解吸流量计7计量后打入解吸塔中，同时启动风机，利用阀门5调节空气流量（约0.5m3／h）对解吸塔中的吸收液进行解吸。
（4）操作达到稳定状态之后，测量塔底的水温，同时在塔顶、塔底取样口用100ml三角瓶取20ml样品并分别测定塔顶、塔底液体中二氧化碳的含量。
（实验时注意吸收塔水流量计和解吸塔水流量计数值要一致，并注意解吸水箱中的液位，两个流量计要及时调节，以保证实验时操作条件不变）
（5）二氧化碳含量测定
用移液管吸取0.1M的Ba（OH）2溶液10mL，放入三角瓶中，并从塔顶或塔底样品中取10mL加入三角瓶中用胶塞塞好振荡。
溶液中加入2～3滴酚酞指示剂摇匀，用0.1M的盐酸滴定到粉红色消失即为终点。
按下式计算得出溶液中二氧化碳浓度：
五、实验注意事项：
1.开启二氧化碳钢瓶总阀门前，要先关闭减压阀。
总阀门开启后缓慢打开减压阀，阀门开度不宜过大。
2.实验中要注意保持吸收塔水流量计和解吸塔水流量计数值一致，并随时关注水箱中的液位。
3.分析CO2浓度操作时动作要迅速，以免CO2从液体中溢出导致结果不准确。
4.实验用水应采用蒸馏水。
六、附实验数据计算举例:
1．实验数据计算及结果（以实验中所取得数据的第二组数据为例）:
（1）填料塔流体力学性能测定（以填料塔干填料数据为例）
空气转子流量计读数：
0.5m3/h；
填料层压降U管读数：
2.0mmH2O
空塔气速：
（m/s）
单位填料层压降
（mmH2O/m）
在对数坐标纸上以空塔气速
为横坐标，
为纵坐标作图，标绘
～
关系曲线，见图三。
（2）传质实验（以第一组数据为例）
CO2转子流量计读数0.200（m3／h）、CO2转子流量计处温度16.1（℃）
16.1℃下二氧化碳气体密度
=1.976Kg/m3
CO2实际流量VCO2=
=
=0.156（m3／h）
空气转子流量计读数VAir=0.500（m3／h）
（a）.吸收液浓度计算
吸收液消耗盐酸体积V1=30.10ml，则吸收液浓度为：
=0.01277mol/L
（b）.吸收剂二氧化碳浓度计算
因纯水中含有少量的二氧化碳，所以纯水滴定消耗盐酸体积V=32.3ml，则塔顶水中CO2浓度为：
=0.00056mol/L
（c）.塔底的平衡浓度计算
塔底液温度t=7.9℃，由表一可查得CO2亨利系数E=0.9735×
105KPa
则CO2的溶解度常数为
=5.706×
10-7（
）
塔底混和气中二氧化碳含量
y1=
=0.238
H×
PA1=H×
y1×
P0
=5.7×
10-7×
0.2857×
101325=0.016521（mol/l）
（d）.塔顶的平衡浓度计算
由物料平衡得塔顶二氧化碳含量
L（CA2-CA1）=V（y1-y2）
y2=y1-
=0.238-
=0.216
=H×
PA2=H×
y2×
0.2638×
101325=0.015256mol/L
（e）.液相平均推动力计算
=0.0049（kmol/m3）
因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律，而且气膜阻力可以不计，在此情况下，整个传质过程阻力都集中于液膜，属液膜控制过程，则液侧体积传质膜系数等于液相体积传质总系数，即
=0.0044（m/s）
实验结果列表如下：
干填料时△P/z～u关系测定（见表二）
湿填料时△P/z～u关系测定（见表三）
填料吸收塔传质实验技术数据（见表四）
关系曲线（见图-3）
表二、干填料时△P/z～u关系测定
（L=0填料层高度Z=0.8m塔径D=0.05m）
序
号
填料层压强降（mmH2O）
单位高度填料层压强降（mmH2O/m）
空气转子流量计读数（m3/h）
空塔气速
1
2
2.5
0.5
0.07
4
5.0
0.14
3
7
8.8
1.5
0.21
11
13.8
0.28
18.8
0.35
表三湿填料时△P/z～u关系测定
（L=100l/h填料层高度Z=0.8m塔径D=0.05m）
序号
单位高度填料层
压强降（mmH2O/m）
空气转子流量计
读数（m3/h）
操作现象
4.0
0.25
0.04
正常
6.0
7.5
0.50
正常
9.0
11.3
0.70
0.10
13.0
16.3
0.90
0.13
21.0
26.3
1.10
0.16
6
31.0
38.8
1.30
0.18
46.0
57.5
1.50
8
70.0
87.5
1.70
0.24
9
102.0
127.5
1.90
0.27
135.0
168.8
2.00
液泛
183.0
228.8
2.10
0.30
12
265.0
331.3
2.20
0.31
13
385.0
481.3
2.30
0.33
图-3
关系曲线
表四：
填料吸收塔传质实验技术数据表
被吸收的气体为CO2和空气的混合物，吸收剂:
水;
塔径:
50ｍｍ
类型
吸收塔
填料种类
瓷拉西环
填料层高度（m）
0.80
CO2转子流量计读数（m3／h）
0.200
CO2转子流量计处温度（℃）
16.1
流量计处CO2的体积流量（m3／h）
0.156
空气转子流量计读数（m3／h）
0.500
水转子流量计读数（l/h）
40.0
中和CO2用Ba（OH）2的浓度Ｍ（mol／l）
0.17982
中和CO2用Ba（OH）2的体积（ml）
滴定用盐酸的浓度Ｍ（mol／l）
0.111
滴定塔底吸收液用盐酸的体积（ｍl）
30.10
滴定空白液用盐酸的体积（ｍl）
32.30
样品的体积（ｍl）
塔底液相的温度（℃）
7.9
亨利常数E×
10-8（Pa）
0.973502
塔底液相浓度CA1（kmoI／m3）
0.01277
空白液相浓度CA2（kmoI／m3）
0.00056
传质单元高度HL×
107【kmol/（m3*Pa）】
5.70677
y1
0.23794
平衡浓度CA1*10-2（kmol/m2）
1.3759
y2
0.2161
平衡浓度CA2*10-2（kmol/m3）
1.2493
平均推动力△CAm（kmol／m3）
0.0049
液相体积传质系数ＫYa（m／s）
0.0044
吸收率
9.2%
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