填料塔型能测试冷模

一、关于冷模实验

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

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现代工业的发展,特别是大负荷、热敏性物系的分离以及高纯产品的精密精馆等,使得填料塔在工业上的应用越来越广泛,新型填料的研制开发也愈加活跃。第二页第三页，共19页。

填料塔的性能测定包括流体力学实验和传质实验。流体力学实验一般采用空气-水系统,测定不同喷淋密度下的液泛气速和填料层压降等;传质性能的测定,可采用空气-水-O2

或空气-水–CO2系统

,O2将或C02

溶解于水中，用空气解吸水中的O2

或C02以测定解吸的传质系数或传质单元高度。第三页第四页，共19页。

本实验是用空气解吸水中的氧气,这是一个液膜控制过程,氧在水中的溶解度很小,所用的空气流量又很大,空气与水的温差不大,因此可以认为空气中氧的浓度基本不变,解吸过程可视为等温过程.所以,可用下式计算传质单元高度HoL：第四页第五页，共19页。式中:Z----填料层高度,m;x1,x2----进、出设备的水中

氧浓度;x1*,x2*

---设备进、出口温度下,

与空气中氧呈平衡的水中氧浓

度,用亨利定律计算。第五页第六页，共19页。

为了消除测试过程中温度不同对传质单元高度HOL的影响,可按Sherwood提出的公式将测试温度条件下的(HoL),统一校正到25℃条件的(HoL)25℃,以便更好地进行填料性能的对比:

填料塔的体积传质系数Kxa(kmol/(m3.h）可用下式计算:第六页第七页，共19页。式中:L----水的流量,kmol/h;

F----塔截面积m2。第七页第八页，共19页。二、实验装置与流程

填料塔性能测定实验

1一水池;2一氧气瓶;3一氧吸收塔;4一液体流量计;5一水泵;6一填料塔$7一取样口;8一液体分布器仆,10一U形管压差计;11一皮托管;12一鼓风机第八页第九页，共19页。

实验塔体由有机玻璃制成,内径0.6m,填料装填高度为1.5m,实验段为1m。塔顶装有液体分布器,塔底采用栅板支撑。入塔气体流量采用皮托管测量,液体流量用转子流量计测量,填料层压降用U形管压差计测量,传质测试的 液体样品用溶氧仪测量。实验在常温常压下进行。第九页第十页，共19页。

各有关设备、仪器的技术参数如下：

(1)ISL型立式离心泵:型号80-125,流量50m3/h,扬程20m,功率5.5kW。

(2)离心风机:型号9-19-63A,风量3820～5153m3/h,风压9155～9049Pa,功率18.5kW。

(3)流量计:LZB-100,40m3/h;LZB80,30m3/h

第十页第十一页，共19页。(4)皮托管标定公式:

u=0.257(△H)0.5式中：△H----压差计读数,mmH20;

u----气速,m/s。第十一页第十二页，共19页。(5)溶氧仪:德国WTW公司制造主机型号:inolabOxiLevel2测试量程I:0～19.99mg/L,分辨率0.01,准确度

士0.5%;测试量程Ⅱ:0～90mg/L,分辨率0.1,准确度土0.5温度:0～50℃

准确度士O.1℃温度补偿:<2%(0～40℃);盐度补偿:0～

70.Oppt(ppt为盐度单位,表示

lkg水中所含盐的克数);气压补偿:内置压力探头自动补偿,范围为500～ 1100bar。第十二页第十三页，共19页。

榕氧电极型号:Cellox325

测试原理:Glvanic薄膜电流法,电极带前置放大器;

测试量程:0～50mg/L;

温度量程:0～50℃;

浸入深度：

最小:6cm,最大:20m;

最大允许压力:6bar;

流速：

约18cm/s时,准确度99%;

零点信号:<0.1%饱和值;

响应时间(20℃):60s内达测试值的

99%。第十三页第十四页，共19页。三、研究内容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,并将实验数据整理成表格、图线,回归成相应的关联式将该新型填料与工业常用填料,如鲍尔环、英特洛克斯鞍环等进行性能比较(必要的实验数据列表、画图),在此基础上对该新型填料进行评价。试分析造成以上填料性能差异(优劣)的主要因素。研究填料塔附件(喷淋装置、支承板)对填料塔性能的影响。第十四页第十五页，共19页。四、

操作注意事项实验开始,先开气,后开水;实验结束,先关水,后关气。实验前应进行预液泛操作,以期将填料表面充分湿润。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,建议该浓度控制在16～30mg/L,注意,当大于20mg/L时,仪器的分辨率将自动降低一挡至0.1mg/L。

第十五页第十六页，共19页。数据记录与处理数据记录：填料塔：柱体内径d---------mm；填料层高度h------------mm大气压：p----------Mpa室温：t-----------℃第十六页第十七页，共19页。测定项目记录气相塔底气温tG,1/℃塔