二氧化碳吸收与解吸实验装置

二氧化碳吸取与解吸试验装置说明书天津大学化工根底试验中心2023.03....一、试验设备功能和特点：用便利。二、试验设备主要技术参数与根本状况：设备主要参数：内装φ6×10mm瓷拉西环；填料层高度 Z＝0.8m；风机：XGB-12550W；1〔用户自备1〔用户自备。流量测量仪表：CO转子流量计：型号LZB-6； 流量范围0.06～0.6m3／h；2LZB-10；流量范围0.25～2.5m3／h；6～60L／h；解吸取塔水转子流量计：型号LZB-10 流量范围16～160L／h。浓度测量：化学器一套〔用户自备；气温度，℃气相、液相温度，数字仪表显示。表一、二氧化碳在水中的亨利系数 E×10-5，气温度，℃体0510152025303540455060CO20.7380.8881.051.241.441.661.882.122.362.602.873.46三．试验流程简介：1514后由塔顶进入喷洒而下；吸取二氧化碳后的液体流入塔底后进入储槽22中，U降。二氧化碳吸取解吸试验装置流程示意图见图-1二氧化碳吸取解吸试验装置仪器面板示意图见图-2图-1 二氧化碳吸取解吸试验装置流程示意图1-解吸液储槽；2-解吸液液泵；3-吸取液液泵；4-风机；5-空气旁通阀；空气流量计；7-吸取液流量计；8-吸取塔；9-吸取塔塔底取样阀；10、11-U型管液柱压强计；12-解吸塔；13-解吸塔塔底取样阀；14-解吸液流19、21-水箱放水阀；20-减压阀；22-吸取液储槽；23-回水阀；24-放水阀；四、试验方法及步骤：

图-2仪器面板示意图测量填料塔干填料层〔△P／Z〕～u〔只做解吸塔：翻开空气旁路调整阀5至全开，启动风机。翻开空气流量计,渐渐关小阀8-10在对试验数据进展分析处理后，在对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标，单P／ZP／Z)～u测量填料塔在喷淋量下填料层(△P／Z)～u〔只做解吸塔：将水流量固定在100L／h〔水流量大小可因设备调整骤调整空气流量，稳定后分别读取并记录填料层压降△P、转子流量计读数和80L／h〔△P／z〕～u关系曲线〔2A，并在图上确定液泛气速，与观看到的液泛气速相比较是否吻合。二氧化碳吸取传质系数测定：吸取塔与解吸塔〔水流量掌握在40L/h〕5，9、13。140.51m3/h〔二氧化15，流量大小由流量计读出。102，75调整空气流量〔0.5m3／h〕对解吸塔中的吸取液进展解吸。操作到达稳定状态之后，测量塔底的水温，同时在塔顶、塔底取样中的液位，两个流量计要准时调整，以保证明验时操作条件不变〕二氧化碳含量测定用移液管吸取0.1M的Ba〔OH〕2

溶液10mL，放入三角瓶中，并从塔顶或2～30.1M按下式计算得出溶液中二氧化碳浓度：C2CCBa(OH)2CO2

V Ba(OH)22V

VHCl

HCl

molL1溶液五、试验留意事项：减压阀，阀门开度不宜过大。关注水箱中的液位。分析CO2

CO2

从液体中溢出导致结果不准确。六、附试验数据计算举例:1．试验数据计算及结果〔以试验中所取得数据的其次组数据为例〕:〔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：2.0mmHO2空塔气速：Vu3600/Di

＝ 0.5 0.073600/).0502

〔m/s〕单位填料层压降P 2 〔mmHO/m〕Z 0.8 2在对数坐标纸上以空塔气速uPZ为纵坐标作图，标绘PZ～u关系曲线，见图三。(2)传质试验〔以第一组数据为例〕、CO2转子流量计处温度16.1〔℃〕16.1℃下二氧化碳气体密度 =1.976Kg/m3co2

= = =0.156〔m3／h〕1.2041.9761.2041.976Airco2空气转子流量计读数V=0.500 〔m3／h〕Air〔a〕.吸取液浓度计算吸取液消耗盐酸体积V=30.10ml，则吸取液浓度为：12C C Ba(OH)2A1

Ba(OH)22V溶液

C HCl

HCl=20.1798210－0.11130.1=0.01277 mol/L210〔b〕.吸取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CO浓度为：22C V

C VC Ba(OH)2A2

Ba(OH)22V

HCl

HCl溶液=20.17982100.11132.3=0.00056mol/L210〔c〕.塔底的平衡浓度计算t=7.9CO2

亨利系数 E=0.9735×105KPaCO2

的溶解度常数为H w1M Ew=1000 118 0.9735108

=5.706×10-7

〔kmolm3Pa1〕塔底混和气中二氧化碳含量y= 0.156 =0.2381 0.1560.5C =H×y×PA1 A1 1 0=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L(C-C)=V(y-y)y=y-

L(CA2

A2 A1 1 2C )A12 1 (40

)(0.012770.00056)=0.238-1000 =0.216(0.5)22.4C *=H×P=H×y×PA2 A2 2 0=5.706×10-7×0.2638×101325=0.015256mol/L〔e〕.液相平均推动力计算A2C －C 〔C A2C ＝ A1 ＝ A2

C )(C *A2 A1

C )A1Am lnCA2 C

*CCln A2 A2CA1 C *CA1 A1=(0.01370.00056)(0.0165210.01277)ln0.01370.000560.01277=0.0049(kmol/m3)系数等于液相体积传质总系数，即V C CkaKa sL A1 A2l L hS CAm= 40103/36000.83.14(0.050)2/4

(0.012770.00056)0.0049=0.0044(m/s)试验结果列表如下：填料吸取塔传质试验技术数据(见表四)PZ～u关系曲线 〔见图-3〕( L=0序( L=0序号212345Z=0.8mD=0.05m)〔mmHO/m〕2(m/s)22.50.50.0745.010.1478.81.50.211113.820.281518.82.50.35表三湿填料时△P/z～u序号( L=100填料层压强降〔mmHO〕l/h 填料层高度单位高度填料层Z=0.8m读数〔m3/h〕D=0.05m空塔气速〔m/s〕)操作现象2214.05.00.250.04正常26.07.50.500.07正常39.011.30.700.10正常413.016.30.900.13正常521.026.31.100.16正常631.038.81.300.18正常746.057.51.500.21正常870.087.51.700.24正常9102.0127.51.900.27正常10135.0168.82.000.28液泛11183.0228.82.100.30液泛12265.0331.32.200.31液泛13385.0481.32.300.33液泛1000.0〕m 100.02mm〔Z△ 10.01.00.01 0.10 1.00 10.00图-3 PZ～u关系曲线被吸取的气体为被吸取的气体为CO和空气的混合物，吸取剂:水;塔内径:50ｍｍ2类型吸取塔填料种类瓷拉西环填料层高度 (m)0.80CO2〔m3／h〕0.200CO2转子流量计处温度〔℃〕16.1CO2〔m3／h〕0.156空气转子流量计读数 〔m3／h〕0.500水转子流量计读数 〔l/h〕40.00.17982COBa(OH)的体积〔ml〕1022Ｍ〔mol／l〕0.111滴定塔底吸取液用盐酸的体积〔ｍl〕30.10滴定空白液用盐酸的体积〔ｍl〕32.30样品的体积 〔ｍl〕10塔底液相的温度 〔℃〕7.9亨利常数E×10-8 〔Pa〕0.973502塔底液相浓度C 〔kmoI／m3〕0.01277A1空白液相浓度C 〔kmoI／m3〕0.00056A2传质单元高