填料塔型能测试冷模

1、 评价一个化工过程的优劣评价一个化工过程的优劣，通常以转化率、选择通常以转化率、选择性、收率、效率、能耗等技术指标衡量性、收率、效率、能耗等技术指标衡量，而影响这而影响这些指标的因素些指标的因素, ,如质量传递规律、反应动力学、操作如质量传递规律、反应动力学、操作条件及设条件及设 备结构形式等非常复杂备结构形式等非常复杂, ,因此因此, ,可靠的设计可靠的设计或改造或改造, ,仅有理论计算是不够的仅有理论计算是不够的, ,往往往往 要进行冷模实要进行冷模实验验. .所谓所谓 冷模实验冷模实验 就是在与工业装置结构尺寸相似就是在与工业装置结构尺寸相似的试验设备的试验设备 中研究各种工程因素对过程

2、影响规律的中研究各种工程因素对过程影响规律的实验。实验。 现代工业的发展现代工业的发展 , , 特别是大负荷、特别是大负荷、热敏性物系的分离以及高纯产品的精密热敏性物系的分离以及高纯产品的精密精精 馆等馆等 , , 使得填料塔在工业上的应用使得填料塔在工业上的应用越来越广泛越来越广泛 , , 新型填料的研制开发也愈新型填料的研制开发也愈加活跃。加活跃。 填料塔的性能测定包括流体力学实验填料塔的性能测定包括流体力学实验和传质实验。流体力学实验和传质实验。流体力学实验一一般采用空气般采用空气- -水系统水系统, ,测定不同喷淋密度下的液泛气速测定不同喷淋密度下的液泛气速和填料层压降等和填料层压降等

3、; ;传质性能的测定传质性能的测定, ,可采用可采用空气空气 - -水水-O-O2 2 或空气或空气 - -水水COCO2 2系系统统 , ,O O2 2将将或或 C0C02 2 溶解于水中溶解于水中，用空气用空气 解吸水中的解吸水中的 O O2 2 或或 C0C02 2以测定解吸的传质系数或传质单以测定解吸的传质系数或传质单元高度。元高度。 本实验是用空气解吸水中的氧气本实验是用空气解吸水中的氧气, ,这是一这是一个液膜控制过程个液膜控制过程, ,氧在水中的溶解度很小氧在水中的溶解度很小 , , 所用的空气流量又很大所用的空气流量又很大, ,空气与水的温差不空气与水的温差不大大, ,因此可以

4、认为空气中氧的浓度基本不因此可以认为空气中氧的浓度基本不变变 , , 解吸过程可视为等温过程解吸过程可视为等温过程. .所以所以, ,可用可用下式计算传质单元高度下式计算传质单元高度H HoLoL：式中式中 : :Z-Z-填料层高度填料层高度 ,m;,m; x x1 1,x,x2 2-进、出设备的水中进、出设备的水中 氧浓度氧浓度 ; ; x x1 1* *, ,x x2 2* * -设备进、出口温度下设备进、出口温度下 , , 与空气中氧呈平衡的水中氧浓与空气中氧呈平衡的水中氧浓度度 , , 用亨利定律计算。用亨利定律计算。 为了消除测试过程中温度不同对传质单元高度为了消除测试过程中温度不同

5、对传质单元高度 H HOLOL的影响的影响, ,可按可按SherwoodSherwood提出的公式将测试温提出的公式将测试温度条件下的度条件下的( (H HoLoL),),统一校正到统一校正到2525条条件的件的( (H HoLoL) )2525, ,以便更好地进行填料性能的对比以便更好地进行填料性能的对比: : 填料塔的体积传质系数填料塔的体积传质系数K Kx xa a( (kmolkmol/ /(m(m3 3.h.h）可用可用下式计算下式计算 : :OL OLe0.023 t 25()ot25 Cl式中式中 :L -水的流量水的流量 ,kmol/h; F -塔截面积塔截面积 m2。 填料塔

6、性能测定实验填料塔性能测定实验 1 1 一水池一水池 ; 2 ; 2 一氧气瓶一氧气瓶 ; 3 ; 3 一氧吸收塔一氧吸收塔 ; 4 ; 4 一液体流量计一液体流量计 ; 5 ; 5 一水一水泵泵 ; 6 ; 6 一填料塔一填料塔 $ 7 $ 7 一取样口一取样口 ; 8 ; 8 一液体分布器仆一液体分布器仆 ,10 ,10 一一 U U 形管形管压差计压差计 ;11 ;11 一皮托管一皮托管 ; 12 ; 12 一鼓风机一鼓风机 实验塔体由有机玻璃制成实验塔体由有机玻璃制成 , , 内径内径 0.6m, 0.6m, 填料装填高度为填料装填高度为 1. 5m, 1. 5m, 实验段实验段为为

7、1m 1m 。塔顶装有液体分布器。塔顶装有液体分布器 , , 塔底采塔底采用栅板支撑。入塔气体流量采用皮托管用栅板支撑。入塔气体流量采用皮托管测测 量量 , , 液体流量用转子流量计测量液体流量用转子流量计测量 , , 填料层压降用填料层压降用 U U 形管压差计测量形管压差计测量 , , 传传质测试的质测试的液体样品用溶氧仪测量。液体样品用溶氧仪测量。实验在常温常压下进行。实验在常温常压下进行。 各有关设备、仪器的技术参数如下各有关设备、仪器的技术参数如下： (1) ISL 型立式离心泵型立式离心泵 : 型号型号 80-125, 流量流量 50m3/h, 扬扬程程 20m, 功率功率5.5k

8、W 。(2) 离心风机离心风机 : 型号型号 9-19-63A, 风量风量3820 5153m3/h, 风压风压 91559049Pa,功功率率 18.5kW 。 (3) 流量计流量计 : LZB-100,40m3/h; LZB80,30m3/h (4) 皮托管标定公式皮托管标定公式 : u = 0.257(H)0.5式中式中：H-压差计读数压差计读数 ,mmH20; u -气速气速 ,m/s 。(5) (5) 溶氧仪溶氧仪 : : 德国德国 WTW WTW 公司制造公司制造主机型号主机型号 : : inolabinolab OxiOxi Level 2 Level 2测试量程测试量程 I I

9、: : 0 019. 99mg/L, 19. 99mg/L, 分辨率分辨率 0.01, 0.01, 准确度准确度士士 0.5%; 0.5%; 测试量程测试量程: 0: 090mg/L90mg/L, ,分辨率分辨率 0.1, 0.1, 准确度土准确度土 0.50.5温度温度 : 0: 05050 准确度士准确度士 O.O.11温度补偿温度补偿 : 2% (0: 2% (04040););盐度补偿盐度补偿 : 0: 0 70. 70. OpptOppt ( (pptppt 为盐度单位为盐度单位 , , 表示表示 lkglkg 水中所含盐的克数水中所含盐的克数 ) ;) ;气压补偿气压补偿 : :

10、内置压力探头内置压力探头自动补偿自动补偿 , 范围为范围为 5001100bar 。 榕氧电极型号榕氧电极型号 : Cellox325: Cellox325 测试原理测试原理 : : GlvanicGlvanic 薄膜电流法薄膜电流法 , , 电极带前置放大器电极带前置放大器 ; ; 测试量程测试量程 : 0: 050mg/L;50mg/L; 温度量程温度量程 : 0: 05050; ; 浸入深度浸入深度： 最小最小 :6cm, :6cm, 最大最大 : 20m;: 20m; 最大允许压力最大允许压力 : 6bar;: 6bar; 流速流速： 约约 18cm/s 18cm/s 时时 , , 准

11、确度准确度 99%;99%; 零点信号零点信号 : 0.1% : 0.1% 饱和值饱和值 ; ; 响应时间响应时间 (20(20): 60s ): 60s 内达测试值的内达测试值的 99% 99% 。(1)测定某新型填料的干填料层压降和不同喷淋密度下测定某新型填料的干填料层压降和不同喷淋密度下的压降、泛点及传质单元高度或传质系数的压降、泛点及传质单元高度或传质系数 , 并将实并将实验数据整理成表格、图线验数据整理成表格、图线 , 回归成相应的关联式回归成相应的关联式(2)将该新型填料与工业常用填料将该新型填料与工业常用填料 , 如鲍尔环、英特洛如鲍尔环、英特洛克斯鞍环等进行性能比较克斯鞍环等进

12、行性能比较 ( 必要的实验数据列表、必要的实验数据列表、画图画图 ) , 在此基础上对该新型填料进行评价。在此基础上对该新型填料进行评价。(3)试分析造成以上填料性能差异试分析造成以上填料性能差异 ( 优劣优劣 ) 的主要因素。的主要因素。(4)研究填料塔附件研究填料塔附件 ( 喷淋装置、支承板喷淋装置、支承板 ) 对填料塔性对填料塔性能的影响。能的影响。(1)实验开始实验开始 , 先开气先开气 , 后开水后开水 ; 实验结束实验结束 , 先先关水关水 ,后关气。后关气。(2)实验前应进行预液泛操作实验前应进行预液泛操作 , 以期将填料表面以期将填料表面充分湿润。充分湿润。(3)传质性能测定实验中富氧水浓度过低会导致传质性能测定实验中富氧水浓度过低会导致实验误差过大实验误差过大 ,建议该浓度控制在建议该浓度控制在 1630mg/L, 注意注意 , 当大于当大于 20mg/L 时时 , 仪器的分仪器的分辨率将自动降低一辨率将自动降低一 挡挡 至至0.1mg/L。 数据记录：数据记录：填料塔：柱体内径填料塔：柱体内径d-mm；填料层高度；填料层高度h-mm大气压：大气压：p-Mpa室温：室温：t- 测定项目记录气相塔底气温tG