四川大学化工原理气体吸收实验

作者:大发黄金版网页app | 2020-07-29 21:19

  四川大学化工原理气体吸收实验_能源/化工_工程科技_专业资料。四川大学化工原理气体吸收实验报告

  气体吸收实验 1. 实验目的 (1) (2) (3) (4) 观测气、液在填料塔内的操作状态,掌握吸收操作方法。 测定在不同喷淋量下, 气体通过填料层的压降与气速的关系曲线。 测定在填料塔内用水吸收 CO2 的液相体积传质系数 KXa。 对不同填料的填料塔进行性能测试比较。 2. 实验原理 (1)气体吸收是运用混合气体中各种组分在同一溶液中的溶解度的差异, 通过气液充分接触,溶解度较大的气体组分进入液相而与其他组分分离的操作。 气体混合物以一定气速通过填料塔内的填料层时,与吸收剂液相想接触,进 行物资传递。气,夜两项在吸收塔内除物质传递外,其流动相互影响,还具有自 己的流体力学特征。填料塔的流体力学特征是吸收设备的重要参数,他包括了压 降和液泛的重要规律。 填料塔的流体力学特征是以气体通过填料层所产生的压降来表示。 该压降在 填料因子、填料层高度、液体喷淋密度一定的情况下随气体速度变化而变化,与 压降与气速的关系如图。 气体通过干填料层时,其压降与空塔时,其压降与空气塔气速的函数关系在 双对数坐标上为一条直线.当有液体喷淋时,气体低速流过填 料层,压降与气速的关系几乎与 L=0 的关系线平行,随着气速的增加出现载点 B 与 B’,填料层内持液量增加,压降与气速的关系关联线向上弯曲,斜率变大,当 填料层持液越积越多时,气体的压降几乎是垂直上升,气体以泡状通过液体,出 现液泛现象,P-U 线出现载点 C,称此点为泛点。 (2) 反应填料塔性能的主要参数之一是传质系数。 影响传质系数的因素很多, 对不同系统和不同吸收设备, 传质系数各不相同,所以不可能有一个通用的计算 式计算传质系数。 本实验采用水来吸收空气中的 CO2,常压下 CO2 在水中的溶解度比较小,用 水吸收 CO2 的操作中是液膜控制吸收的过程, 所以在低浓度吸收时填料的计算式 为 H= 1 2 ? ? 1 2 ? ? 当气液平衡关系符合亨利定律时, = . = . (x1 ?x2) ? ?Xm = ?1 ? ?2 ? 1 ? 2 = ? ? 1 ? 1 ? (2 ? 2) ? ? 1 1 ? ? 2 2 实中:L——吸收剂的用量,kmol/h; ——填料塔截面积,m2; ?Xm——塔顶、塔底液相浓度差的对数平均值; ——液相体积传质系数,kmol/(m3.h. ?Xm) H——填料层的高度,m; X1、X2——分别为塔底、塔顶液相中 CO2 比摩尔分率; ? 1 ——与塔底气相浓度平衡时塔底液相中 CO2 比摩尔分率; ? 2 ——与塔顶气相浓度平衡时塔顶液相中 CO2 比摩尔分率; 对水吸收 CO2-空气混合气中 CO2 的体系, 平衡关系服从亨利定律, 平衡时气相浓 度,与液相浓度的平衡关系式近似为 X*= 其中 m= = 1? 式中:Y——塔内任意一截面气象中 CO2 的浓度(比摩尔分率表示) Y——塔内任意一截面气象中 CO2 的浓度(摩尔分率表示) X*——与气相平衡时的液相 CO2 浓度(比摩尔分率表示) m——相平衡常数 E——亨利常数,MPa P——混合气体总压,近似大气压,MPa 通过测定物性参数水温和大气压,查取有关数据。 因为吸收剂是水,从塔顶喷到填料层,所以塔顶的 CO2 浓度 X2=0,塔底液相中 CO2 的浓度可由吸收塔物料衡算求取,即 V(Y1-Y2)=L(X1-X2) 因为 X2=0,所以 X1=V/L*(Y1-Y2) 式中:V——惰性气体空气流量,kmol/h Y1、Y2——分别为塔底、塔顶气相中 CO2 比摩尔分率。 实验步骤 (1) 理清流程,熟悉测试仪表的使用。 (2) 确定要测定填料塔,全开气体切换球阀 1 阀 35 和液体切换阀 6;关闭 其余填料塔的气体、 液体切换阀;全开空气进口阀 31 以及气体切换阀 29;启动风机,让空气进入填料塔底部。用空气进口阀 31 调节空气流 量,流量从小到大,每调节一次风量,测定一次填料层压降?P,共采 集 7-10 组数据,由此可作出干填料时,风量与压降的关系曲线 调节水量, 维持喷淋量不变, 用空气进口阀 31 调节空气 流量从小到大,没调一次风量,测定一次填料层压降?P,共采集 7-10 组数据,由此测出是填料操作时,风量与压降的关系曲线。在操作过 程中,注意观察液封装置,以避免空气从液封中溢出。 (4) 通过调节阀 4,改变入塔水量,重复第三操作步骤,可测得不同水量 下风量与压降之间的关系曲线,完成气液在填料塔内的流体力学性能 测定。 (5) 开启风机,让空气进入填料塔。 (6) 通过取样点 23 取样,用 CO2 气体分析仪分析其 CO2 的含量。 (7) 调节清水阀 4,流量从小到大,需采集 4-6 组数据。每调节一次,稳定 3min-5min, 记录水量、 和空气流量, 采集 26 出塔样点进行 CO2 分析, 确定 Y2,完成填料塔内液相体积传质系数的测定。 (8) 测定水温和大气压。 (9) 完成测定后,停水,关风机。


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