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：2.0 mmH₂O  

 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=1.976 Kg/m³

CO₂实际流量V_CO2===0.156（m³／h）

空气转子流量计读数V_Air=0.500  （m³／h）

（a）. 吸收液浓度计算

吸收液消耗盐酸体积V₁=30.10 ml，则吸收液浓度为：

 

= =0.01277  mol/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=0.9735×10⁵ KPa

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×P_A1=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

因为L(C_A2- C_A1)=V(y₁-y₂)

则y₂=y₁-

 =0.238-=0.216

= H×P_A2=H×y₂×P₀

=5.706×10^-7×0.2638×101325=0.015256 mol/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

表三  湿填料时△P/z～u关系测定

表四：填料吸收塔传质实验技术数据表

第二篇：二氧化碳吸收

填 料 吸 收 实 验   装 置

（二氧化碳体系）

        

说明书

天 津 大 学

化 工 基 础 实 验 中 心

一、实验目的：

1．了解填料吸收塔的结构和流体力学性能。

2．学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。

二、设备主要技术数据及其附件

    ⒈ 设备参数：

    ⑴ 风机：XGB-12型，550W；

⑵ 填料塔：玻璃管内径 D＝0.1m，内装φ10×10mm鲍尔环，填料层高度Z＝1.2m；

⑶ 填料塔：玻璃管内径 D＝0.1m，内装φ10×10mm鲍尔环，填料层高度Z＝1.2m；

    ⑷ 二氧化碳钢瓶1个、减压阀1个（用户自备）。

⒉ 流量测量：

⑴ CO₂转子流量计：型号：LZB-6；  流量范围： 0.06～0.6m³／h；  精度： 2.5％

⑵ 空气转子流量计：型号：LZB-10； 流量范围： 0.25～2.5m³／h；  精度： 2.5％

    ⑶ 空气转子流量计：型号：LZB-10； 流量范围： 0～50m³／h；  精度： 2.5％

⑷ 水转子流量计：  型号：LZB-25； 流量范围：0～20m³／h；    精度： 2.5％

⑸ 解吸收塔水转子流量计：型号： LZB-6 流量范围：60～600L／h   精度： 2.5％

⒊ 浓度测量：吸收塔塔底液体浓度分析： 定量化学分析仪一套

⒋ 温度测量：PT100铜电阻，液温度。

三、实验装置的基本情况

图1  二氧化碳吸收解吸实验装置流程

1-水箱；2-解吸液泵；3-吸收液泵；4-风机；5-空气旁通阀；6-空气流量计；7-吸收液流量计；8-解吸塔；9-解吸收塔底取样阀；10、11-U型管放；12-吸收塔；13- 吸收塔底取样阀；14-解吸液流量计；15- CO₂流量计；16-吸收用空气流量计解；17-吸收用空气泵；18- CO₂钢瓶；19-水箱放水阀；20-减压阀；21-解吸液取样阀；22-吸收液取样阀

吸收质（纯二氧化碳气体或与空气的混合气）由钢瓶经二次减压阀和转子流量计15，进入吸收塔塔底，气体由下向上经过填料层与液相水逆流接触，到塔顶经放空；吸收剂（纯水）经转子流量计7进入塔顶，再喷洒而下；吸收后溶液流入塔底液料罐中由解吸泵 2经流量计 14进入解吸塔，空气由 6流量计控制流量进入解吸塔塔底由下向上经过填料层与液相逆流接触，对吸收液进行解吸，然后自塔顶放空，U形液柱压差计用以测量填料层的压强降。

四、实验方法及步骤

    ⒈ 测量吸收塔干填料层（△P／Z）～u关系曲线（只做解吸塔）：

先全空气旁路调节阀5，启动风机，（先全开阀5和空气流量计阀,再利用阀5调节进塔的空气流量。空气流量按从小到大的顺序）读取填料层压降△P（压差计10），然后在对数坐标纸上以空塔气速 u为横坐标，以单位高度的压降△P／Z为纵坐标，标绘干填料层(△P／Z)～u关系曲线。

⒉ 测量吸收塔在某喷淋量下填料层(△P／Z)～u关系曲线：

将水流量固定在300L／h（水的流量因设备而定），然后用上面相同方法调节空气流量，并读取填料层压降△P、转子流量计读数和流量计处空气温度，并注意观察塔内的操作现象，一旦看到液泛现象时，记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为300L／h时的（△P／z）～u关系曲线（见图2A ），从图上确定液泛气速，并与观察的液泛气速相比较。

⒊ 二氧化碳吸收传质系数的测定：

吸收塔与解吸塔（水流量为200L/h）

（1） 打开阀门5，关闭阀门9、13、21、22。

（2） 启动吸收液泵3将水经水流量计7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，向吸收塔通入二氧化碳（二氧化碳气体流量计15的阀们要全开），流量由流量计读出在0.1m³/h左右。

（3）启动解吸泵2，将吸收液经解吸流量计14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（0.25 m³／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，同时取样，测定两塔塔顶、塔底溶液中二氧化碳的含量。

（实验时要注意吸收塔水流量计和解吸塔水流量计要一致，并注意吸收塔下的储料罐中的液位，对各流量计及时调节以达到实验时的操作条件不变）

⑶ 二氧化碳含量的测定

用移液管吸取0.1M的Ba（OH）₂溶液10mL，放入三角瓶中，并从塔底附设的取样口处接收塔底溶液10 mL，用胶塞塞好，并振荡。溶液中加入2～3滴酚酞指示剂，最后用0.1M的盐酸滴定到粉红色消失的瞬间为终点。按下式计算得出溶液中二氧化碳的浓度：

                    

五、使用实验设备应注意的事项：

⒈开启CO2总阀前，要先关闭减压阀，开启开度不宜过大。

⒉实验时要注意吸收塔水流量计和解吸塔水流量计要一致，并注意吸收塔下的储料罐中的液位。

    ⒊作分析时动作迅速，以免二氧化碳溢出。

六、附录

⒈ 实验数据的计算及结果

⑴ 填料塔流体力学性能测定（以填料塔干填料数据为例）

 转子流量计读数：0.5m³/h；填料层压降U管读数：4.0 mmH₂O  

     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2。

     ⑵ 传质实验（以设备吸收塔的传质实验为例）

(a).吸收液消耗盐酸体积V₁=5.7 ml，则吸收液浓度为：

 = =0.01529  kmol/m

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=19.4ml，则塔顶水中CO₂浓度为：

==0.00209 mol/L

塔底液温度t =25.6℃

由化工原理下册吸收这一章可查得CO₂亨利系数   E=1.637252×10⁵ kPa

则CO₂的溶解度常数为

== 3.39×10^-7    

塔顶和塔底的平衡浓度为

=3.39×10^-7×101325=0.034382  mol/L

液相平均推动力为

 

== 0.0251 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，即属液膜控制过程，则液侧体积传质膜系数等于液相体积传质总系数，即

==0.0073  m/s

⒉ 实验结果列表

附录

表五 二氧化碳在水中的亨利系数                E×10^-5，kPa