二氧化碳吸收

1、吸收实验装置说明书一、实验设备的特点本实验装置可用于实验教学和科研。通过该实验装置，可以了解填料吸收塔的结构，掌握其操作方法；学习填料塔流体力学性能的测量方法；学习并掌握吸收塔传质性能的测量方法；加深对填料吸收塔的一些基本概念及理论的理解。1 .使用方便，安全可靠，直观；2 .数据稳定，实验准确；3 .本装置体积小，重量轻，移动方便。二、设备主要技术数据及其附件1 .设备参数：风机：XGB-12 型，550W;填料塔：玻璃管内径 D=0.035m,内装(f)4X10mm 瓷拉西环，填料层高度 Z=0.60m；填料塔：玻璃管内径 D=0.035m,内装(f)4X10mm 瓷拉西环，填料层高度 Z

2、=0.60m；(4)二氧化碳钢瓶 1 个、减压阀 1 个(用户自备)。2 .流量测量：CO2 转子流量计：型号：LZB-6;流量范围：0.060.6m3/h;精度：2.5%空气转子流量计：型号：LZB-10;流量范围：0.252.5m3/h;精度：2.5%水转子流量计：型号：LZB-10;流量范围：16160L/h;精度：2.5%解吸收塔水转子流量计：型号：LZB-6 流量范围：660L/h 精度：2.5%3 .浓度测量：吸收塔塔底液体浓度分析：定量化学分析仪一套4 .温度测量：Cu50 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-减压阀；2-CO2钢瓶；3-

3、CO2流量计；4-解吸塔水流量计；5-解吸塔水泵；6-吸收塔；7,8-取样阀；9-吸收塔底出分液阀；10-吸收塔底回液阀；11-放液阀；12、13-空气进气阀；14、15-U 型管；16-解吸塔；17-吸收塔水流量计；18-空气流量计；19-空气旁通阀；20-吸收塔水泵；21-风机吸收质（纯二氧化碳气体）由钢瓶经二次减压阀和转子流量计 3,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 17 进入塔顶，再喷洒而下；吸收后溶液由塔底流入塔底液料罐中由解吸泵 5 经流量计 4 进入解吸塔，空气由 18 流量计控制流量进入解吸塔塔底由下向上经过填料层

4、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1.测量吸收塔干填料层（P/Z）u 关系曲线（只做吸收塔）：先全开阀门 10 和 19 及进入吸收塔的空气进气阀 12,关闭解吸塔的空气进气阀 13 和阀门 9,启动风机，（先全开阀 19 和空气流量计阀，再利用阀 19 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（U 形液柱压差计 9）,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（AP/Z）u 关系曲线。2 .测量吸收塔在某喷淋量下填料层（AP/Z）u 关系曲线：将水流

5、量固定在 20L/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 20L/h 时的（4P/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。3 .二氧化碳吸收传质系数的测定：吸收塔与解吸塔（水流量为 40L/h）（1） 打开阀门 3、9、13、19,关闭阀门 4、10、12、17。（2）启动吸收液泵 20 将水经水流量计 17 计量后打入吸收塔中，然后打开二氧化碳钢瓶顶上的针阀，向吸收塔通入二氧

6、化碳，流量由流量计读出在 0.1m3/h 左右。（3）启动解吸泵 5,将吸收液经解吸流量计 4 计量后打入解吸塔中，同时启动风机，利用阀门 19 调节空气流量（0.25m3/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）二氧化碳含量的测定用移液管吸取 0.1M 的 Ba(OH2溶?夜10mL 放入三角瓶中，并从塔底附设的取样口处接收塔底溶液 10mL 用胶塞塞好，并振荡。溶液中加入 23

7、 滴酚血: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：2cBa(OH)2VBa(OH)2-CHClVHClcCO,=mol-L-2V溶液五、使用实验设备应注意的事项：1.开启 CO2 总阀前，要先关闭减压阀，开启开度不宜过大。2.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。3 .作分析时动作迅速，以免二氧化碳溢出。六、附录1.实验数据的计算及结果填料塔流体力学性能测定(以填料塔干填料时第 4 组数据为例)转子流量计读数：0.5m3/h;填料层压降 U 管读数：5.0mmhLOV0.5空塔气谏u=0.14

8、3600“冗/4)D23600父(n/4/0.035A%=5/0.65=7.6(mmH)/m)在对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标，为纵坐标作图，标绘%u关系曲线，见图 2。传质实验(以一套设备吸收塔的传质实验为例)(a).吸收液消耗盐酸体积 VI=5.7ml,则吸收液浓度为:2cBa(OH)2VBa(OH)2-CHClVHCl2M0.0695父100.0695父15.6CAI=0.015292V溶液2X10kmol/m(m/s)单位填料层压降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塔底液温度 t=25.6C由化工原理下册吸收这一章可查得 CO2亨利系数 E=1.637252X105

9、kPa则 CO2的溶解度常数为：w110001-73H=X=m=3.39X10kmol，m-PaMwE181.63725210塔顶和塔底的平衡浓度为7CA1=CA2=HP0=3.39X107X101325=0.034382mol/L液相平均推动力为0.01529-0.00209=0.0251kmol/m0.034382-0.00209ln0.034382-0.01529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3-VsLCA1-CA23010/3600(0.01529-0.

10、00209)k1a=KLa=一=2-=0.0073hS.CAm0.563.14(0.035)/40.02512.实验结果列表表1干填料时P/zu关系测定一（L=0填料层高度Z=0.65m塔彳全D=0.035m）序号填料层压强降mmHO单位高度填料层压强降mmHO/m空气转子流量计读数m/h空塔气速m/s2CBa(OH)2VBa(OH)2CHClVHCl2V溶液_20.069510-0.069519.4210=0.00209mol/LV=19.4ml,则塔顶水中 CO2浓度为:加A1-ACA2_/一*一(CA2-CA2)-(C*A1-CA1)_CA1-CA2二CA2lnLCAICln*A2-C*

11、A2*CA2ln*_CA2CA1-CA1CA1-CA1m/s.CAm3123.10.250.07257.70.50.143812.30.70.20412P18.50.90.26151827.71.10.3262233.81.30.38731P47.71.50.43183858.51.70.49表1湿填料时P/zu关系测定(L=20填料SW度Z=0.65m塔径D=0.035m)J序号填 料 层压强降mmH2O单位高度填料层压强降mm2O/m空气转子流量计读数m/h空塔气速m/s操作现象18.012.30.250.07流动正常213.020.00.380.11r流动正常320.030.80.50P

12、0.14r流动正常424.036.90.600.17流动正常536.055.40.700.20流动正常640.061.50.80P0.23r流动正常752.080.00.900.26流动正常870.0107.71.000.29流动正常988.0135.41.10P0.32r流动正常10110.0169.21.200.35积水11129.0198.51.300.38液泛12159.0244.61.400.40液泛13195.0300.01.500.43液泛14230.0353.81.600.46液泛表3(1)填料吸收塔传质实验数据表(一)被吸收的气体：纯CO吸收剂：水；塔内径:35mm塔类型吸收塔填料不恢?环填料尺寸(m)4x10填料层图度(m)0.651CO2转子流量计读数m3/h0.200CO2转子流量计处氨温度C25.6流量计处CO2的体积流量m3 /h0.156水转子流量计读数30.0水流量30.0中下口CO2用Ba(OH)2的浓度M mol/l0.0695中和CO用Ba(OH的体积ml10滴定用盐酸的浓度Mmol/l0.0695滴定塔底吸收液用盐酸的体积ml15.60滴定空白液用盐酸的体积ml19.40样品的体积ml10:塔底液相的温度c25.6亨利常数E108Pa1.637252塔底液相浓度CAIkmoI/m0.01529空白液相浓度CA2kmoI/m0.00209