氧解吸实验报告北京化工大学

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化工原理实验报告实验名称：班级:姓名:学号:序号：同组人:氧解吸实验化工第套2014-4-01设备型号：第套2014-4-01实验日期：一、实验摘要本实验测定不同气速下干塔和湿塔的压降 ，得到了填料层压降一空塔气速关系曲线，确定塔的处理能力及找到最佳操作点 。然后用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水 ，送入解析塔再用空气进行解吸，进而可计算出不同气液流量比下液相体积总传质系数 Kxa,液相总传质单兀高度Hol,液相总传质单元数Nol。关键词:氧气解吸液相体积总传质系数 液相总传质单元高度 液相总传质单元数、实验目的1、测量填料塔的流体力学性能 ；2、 测量填料塔的吸收-解吸传质性能；3、比较不同填料的差异it三、实验原理it1、填料塔流体力学性能为保证填料塔的正常运行，通常需要控制操作气速图1、塔压降一气速关系0.78540.122、填料塔传质性能考察氧解吸过程的液相体积传质系数Kxa。以氧气为溶质，解吸塔内空气、水的摩尔流率不变，水温恒定。根据低含量气体吸收X0.78540.122、填料塔传质性能考察氧解吸过程的液相体积传质系数Kxa。以氧气为溶质，解吸塔内空气、水的摩尔流率不变，水温恒定。根据低含量气体吸收X2解吸全塔传质速率方程可知 ：H=HO；NolL， Kxa%dx 。x-xe氧气在水中的平衡含量xe与在空气中的分压Po2服从亨利定律:Po2=Exe，或处于液泛气速的0.5~0.8倍之间。如图1,在双对数坐标系下，气体自下而上通过干填料层时，塔压降AP与空塔气速u复合关系式△PF1"2.0。当有液体喷下，低气速操作时，APxu1.8~2.0,此时的△P比无液体喷淋时要高。气速增加到d点，气液两相的流动开始相互影响，△Pxu0.2以上，此时的操作点成为载液 2点。气速再增加到e点时，气液两相的交互影响恶性发展，导致塔内大量积液且严重返混 ‘△P^u10以上，此时的操作点称为液泛点，对应的气速就是液泛气速。本实验直接测量填料塔性能参数 ，确定其液泛气速，还可用公式法、关联图法等确定。全塔压降直接读仪表，空塔气速u由孔板流量计测定：v0.610.78540.0182（2.P孔板1000-1.25）0.5u m/s。A -E—亨利系数，kPa;t—水温度，C；P02—吸收时取103kPa,解吸时取20.9kPa。解吸dx Xdx X2-X1N°L=x2』xx1 :..lnx2 ~x2,e ：-lnW2 ~W2e ;为x—xe x1 —x1,ew^ ~w1,eL0.0555V水0.7854 0.12'H—填料高度，0.75m;L—水摩尔流率，kmolm-2.h-1;V水一水流量，L/h;Kxa—液相体积传质系数，kmol.m-3.h-1;W2—富氧水质量浓度，mg/L;W1—贫氧水质量浓度，mg/L;W2,e、W1,e—富氧水、贫氧水平衡含氧量，查表或实验测定，mg/L。根据以上各式，测量出水温度t、水流量V水、氧浓度W1、W2，即可算出填料塔传质系

数Kxa。四、实验流程和设备j]8eoairfl数Kxa。四、实验流程和设备j]8eoairfl排入地沟1、氧气钢瓶2、氧减压阀 3、氧压力表 4、氧缓冲罐5、氧压力表6、安全阀 7、氧气流量调节阀 8、氧转子流量计 9、吸收塔10、水流量调节阀11、水转子流量计 12、富氧水取样阀13、风机14、空气缓冲罐15、温度计16、空气流量调节阀 17、空气转子流量计18、解吸塔19、液位平衡罐 20、贫氧水取样阀21、温度计22、压差计23、流量计前表压计 24、防水倒灌阀吸收塔：塔径32mm,填料高度0.5m,调料类型是66不锈钢B环;解吸塔：塔径0.1m填料高度0.75m,4种填料分别是陶瓷拉西环、不锈钢B环、塑料星型环、不锈钢波纹丝网规整填料溶氧仪：0~50.00mg/L（质量浓度），还能测量样品温度，C；填料参数表：尺寸/mm径次高乂厚比表面积盹/lu+ttV'空跟率干填料阖子瓷拉西环叩2淇12袒3910.655139(1金属0环(plOxlOxO.3469090552\星型填料914x9x0,366408641031波纹丝网CY型盟弘1007000.97767五、实验操作1、关闭阀门启动风机，从小到大改变气量，记录数据完成干填料实验；2、启动水泵，增大水流量至液泛，即刻关空气阀门；3、固定水流量，从小到大改变气量，每个点稳定后记录数据；4、 塔开始液泛时，记录最后一组数据，粗略确定泛点，完成湿填料实验；5、 调节气量到当前值的一半，稳定2min,塔釜取样测量we；6、检查氧气罐压力约为0.05MPa,打开防水倒灌阀和流量调节阀通氧气 ；7、 载点附近完成解吸操作，每个点稳定3min,顶、釜同时取样（2次）测量氧浓度；8、 实验结束后，关闭防水倒灌阀门、总水阀、溶氧仪等。注意事项：1、每次取样品约400ml,转速一样，溶氧仪稳定后读数

2、探头竖直放置，每次的位置最好一样，不能碰到转子；3、排队测量富氧水浓度时，最好盖住上口，数值大于20mg/L；4、 测量后的废水倒入循环水罐。六、实验数据表格及计算举例表1.干填料实验数据表干填料数据：水流量L=0L/h填料高度h=0.75m塔径d=0.1m单位填孔板压全塔压空塔气料高压降降空气流量速降序号AP/kPa△P/kPaV/m3巾-1u/m.s-1kPa.m-110.760.033.00.690.04021.270.1813.10.890.24031.820.4823.81.070.64042.420.8532.01.231.13353.141.2437.91.401.65363.331.3341.01.441.773计算举例：（以第一组数据为例）空塔气速：V0.610.78540.0182(2.p孔板100^1.25)0.5u—A一 0.78540.120.610.78540.0182(20.76100^1.25)°'52078540.12=°.69ms/单位填料高压降看二譬=0.040kPam-1表2.湿填料实验数据表湿塔填料数据：L=100L/hh=0.75md=0.1m单位填料孔板压降全塔压降空气流量空塔气速高压降序号AP/kPaAP/kPaV/m3h-1u/m.s-1kPa.m-110.200.033.00.350.04020.390.033.00.490.04030.600.033.00.610.04040.810.043.00.710.05350.970.033.00.780.04061.220.159.00.870.20071.370.2512.50.930.33381.540.5715.50.980.760

91.930.5718.91.100.760102.010.7321.51.120.973112.280.9424.11.191.253122.571.1826.51.271.573133.031.5929.51.382.120143.541.6031.41.492.133计算举例：（以第一组数据为例）空塔气速：V0.610.78540.0182(2 孔板 1000一：一1.25)0.5u 2A 0.78540.120.610.78540.0182(20.201000-：一1.25)°.507854X0.12=0.35ms’单位填料高压降罟405J。4。®m-1表3.解吸传质实验数据解吸传质实验：h=0.75md=0.1mt水=°Cw平衡=11.13mg/L平氧气流水流空气流全塔均量量量压降富氧水浓平均富氧贫氧水浓平均贫氧水V氧V水V空△度水浓度度水浓度温体积传质系数/Lmin-1/Lh-1/m3h-1P/kPaW1/mg.L-1W1/mg.L-1W2/mg.L-1W2/mgL-1t/CKxa/kmolm-3h-1HoL/m

0.410015.00.5625.6025.65511.1511.19012.55172.00.13725.7111.230.615015.00.4125.3525.73011.4111.45513.85377.50.19726.1111.50计算举例：（以第一组数据为例）平均富氧水浓度w1^w1£竺二竺71/5655mg/L0.410015.00.5625.6025.65511.1511.19012.55172.00.13725.7111.230.615015.00.4125.3525.73011.4111.45513.85377.50.19726.1111.50计算举例：（以第一组数据为例）平均富氧水浓度w1^w1£竺二竺71/5655mg/L2-平均贫氧水浓度w2-叱，1FJ"5 11.23=11.!90mg/L传质单元数：NolwiWe=ln(1刊为(25.655一11.13)=5.489w2_we 11.190二1.13传质单元高度：H0.75Hol五丹4137m0.0555V水0.0555100Hol0.7854X0.12XHOl 0.7854X0.12X0.137七、实验结果作图及分析结果分析：从图中可以看出，本次试验做的并不成功，干填料曲线与湿填料曲线几乎重合。造成本次试验误差的主要原因可能是读数带来的误差以及试验装置本身的误差 。八、思考题1、吸收填料塔的传质单元高度Hol、Hog和精馏填料塔的等板高度 HETP有什么区别？答：吸收填料塔：塔高度=传质单元高度X传质单元数精馏填料塔：塔高度=等板高度X塔板数两者相类似，但对于吸收塔而言，传质单元高度和传质单元数是没有什么实际的物理意义，只能通过公式进行计算，但对于精馏塔而言，等板高度HETP（即分离效果相当于一块理论版的填料高度）是真实存在的，但不能用什么理论公式来进行计算 ，一般它的确定都是工程经验，对于不同型号的塔板，它都有自己约定俗称的等板高度 。2、根据埃克特泛点关联图，估计实验中的液泛气速和压降是多少 ？. 专业.专注专业专业.专注答：液泛气速为1.27,压降为1.5733、用w代替x计算所得的NOL误差为多少？（分别用摩尔分率和质量分率算 ，看差多少）答：（以第一组数据计算为例）nO2X-n水富氧水：x2贫氧水：x1w10-332f'水18严65510-332=1.44310上10001811190皿3「32/294X10」100018平衡：xe用w计算平衡：xe用w计算Nol：-lnW2We-ln沁5“13-5.4911.190-11.13111310-332.6.26110』100018用X计算:Nol川红竺X1-X1,e亠1.44310：-用X计算:Nol川红竺X1-X1,e6.29410』.6.26110-6两个NOL近似相等。4、本实验的最小液气比（G/L）min和最小空气用量 Gmin是多少？实际（G/L）是多少？答：（表3以第一组数据为例）m丈尸强10'*0.07714“56)沾二(曲69410'空20.0771412「2.56)渉=34641P 101.325 101.325为= mo2mo210^MO210°10-31000MO2为= mo2mo210^MO210°10-31000MO2 M水10325.6553225.6551032110-3100018=1.44310*m210^ 1119010^x2二 ^02 32 6.29410Ax2TOC\o"1-5"\h\zmO2 3 V水 10-3 1000 3 11.190 1 10-3 1000 “3-^0210°水 103 10“ 103M02 M水 32 18E=(-8.569410t2-0.07714t2.56)106=(-8.569410"512.520.077112.52.56)106=3.51106yiex13.51106101.3251.44310-5乂.500pO2~E~6=5.95410』3.51106y2