二氧化碳吸收与解吸实验说明书剖析

二氧化碳吸取与解吸实验装置说明书仁爱化工根底试验中心王立轩2023．051一、试验目的：了解填料吸取塔的构造和流体力学性能。二、试验内容液泛气速。固定液相流量和入塔混合气氨的浓度，在液泛速度以下取两个相差较大的〔传质单元数和回收率〕和传质效率〔传质单元高度和体积吸取总系数。承受纯水吸取二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳，测定填料塔的液侧传质三、试验原理量下填料层的压强降P与气速u1-1L3＞LL3＞L2＞L1L0=03210,PΔu,m/s1-1填料层的P～u关系L00时，干填料的P～u的关系是直线，如图中的直线P～u的关系变成折线，并存在两个转P～u关系分为三个区段：恒持液量区、载液区与液泛区。传质性能：吸取系数是打算吸取过程速率凹凸的重要参数，而试验测定是〔填料类型与尺寸吸取系数将随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。〔1〕二氧化碳吸取-解吸试验A表达为气膜 GA

k g A

p ) 〔1-1〕Ai液膜 GA

kA(Cl

C ) 〔1-2〕A

—AkmoIs1；APA，Pa；AP A，Pa；AiC Akmolm3AC Akmolm3Aik kmolm2s1Pa1;gkms1。l以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别GA

K G

p) 〔1-3〕AG KA L

A(CA

C )A

〔1-4〕式中：p—液相中A组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa；ACAkmolm3；AK —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数，Gkmolm2s1Pa1；K ms1。L浓度相界 面PAP浓度相界 面PAPAiCAiCA气液距离2 A2 A2 LdhdhP CA AP+dP C+dCA AP=P1 A1

A AC，FA1 L图1-2双膜模型的浓度分布图 图1-3填料塔的物料衡算图假设气液相平衡关系遵循享利定律：C Hp ，则：A A1 1 1

〔1-5〕K k HKG g l1H1K k kL g l

〔1-6〕K kG

；反之，当液膜阻力远大于气膜阻力时，则相际传质过程受液膜传质KL

k。l1-3AdG A

F dCL ALL

〔1-7a〕FL

kmols1；Lkmolm3。依据传质速率根本方程式，可写出该微分段的传质速率微分方程：联立上两式可得：

dG KA

(CA

C)aSdh 〔1-7b〕AF dCdh L A 〔1-8〕KaSL L

CCA Aa——气液两相接触的比外表积，m2·m-1；S——填料塔的横载面积，m2。本试验承受水吸取纯二氧化碳，且二氧化碳在常温常压下溶解度较小，因此，液相摩尔流率F 和摩尔密度 的比值，亦即液相体积流率(V)可L L s L视为定值，且设总传质系数KL

值，则按以下边值条件积分式〔1-8c，可得填料层高度的计算公式：h0 ，C C hh ，C CA A.2 A A1hhsL

CA1

dCA 〔1-9〕KaS C CCL A2 A AV令H sL ，且称H为液相传质单元高度〔HTU；L KaS LLC dCN A1 A

为液相传质单元数〔NTU。L C CC LA2 A A因此，填料层高度为传质单元高度与传质单元数之乘积，即hH N 〔1-10〕L L假设气液平衡关系遵循享利定律，即平衡曲线为直线，则式〔1-9〕为可用高度或液相传质单元高度：V C Ch sL

A2 〔1-11〕KaS CL Amh hVsLKSVsLKSLHL

〔1-12〕L式中CA.m为液相平均推动力，即C

(C C )(C C )C A1

A1 A1 A2 A2

〔1-13〕Am C

C CInCA.1

ln A1 A1C CA2 A2 A2其中：C Hp Hyp,C

Hp

HypP为大气压。A1 A1 1 0 A2二氧化碳的溶解度常数：

A2 2 0 011H wM Ew

komlm3Pa1 〔1-14〕w

——水的密度，kgm3; M

——水的摩尔质量，kgkmol1 ；wE——二氧化碳在水中的享利系数〔78，Pa。于液相总体积吸取系数，亦即V

C CkaKasL A1 A2 〔1-15〕l L hS CAm四、试验装置1、试验装置主要参数：内装φ10×10mm其次套玻璃管内径D＝0.050m；内装第三套玻璃管内径D＝0.050m；内装第四套玻璃管内径D＝0.050m 解吸塔：璃管内径D＝0.050m；内装φ10×10mm瓷拉西环；填料层高度Z＝0.80m； 二氧化碳钢瓶1； 减压阀1个〔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；2空气转子流量计：型号LZB-10 水转子流量计：型号LZB-10 流量范围16～160L／h；解吸取塔水转子流量计：型号LZB-6流量范围6～60L／hPT1002、二氧化碳吸取与解吸试验装置流程示意图(见图1-4)：图1-4 二氧化碳吸取与解吸试验装置流程示意图1-CO2

流量计；2-CO

3-CO2

4-吸取用空气流量计25-吸取用气泵；6-放水阀；7、19-水箱放水阀；8-回水阀2柱压强计； 13-吸取液流量计；14- 吸取液液泵；16-吸取液储槽；17-吸取塔；18-吸取塔塔底取样阀；20-解吸液流量计；21-22-23-24-解析气风机31-5)图1-5 试验装置面板图五、试验操作：减压阀是否均已关严。解吸塔中流体力学试验操作开启试验装置的总电源，开动泵21，调整水流量计20，对填料塔润湿1020〔100L/h；24，从小到大调整空气流量，观看填料塔中液体流淌状况，并记录三个数据点；关闭水和空气流量计，停顿水泵和漩涡气泵。二氧化碳吸取-解吸传质系数的测定〔水流量掌握在60L/h〕翻开阀门23，关闭阀门10、18。14，1320利用阀门23调整空气流量〔液泛流量以下。20液储槽的液位，假设过高，需开大解吸液流量计20，两个流量计要准时调整，以保证明验时操作条件不变。〔1，流0.3m3/h操作到达稳定状态之后〔20样测定吸取塔塔顶、塔底溶液中二氧化碳的含量。二氧化碳含量测定用移液管吸取0.1mol/L的Ba〔OH〕2

10mL，放入三角瓶中，并从塔底附设的取样口处接收塔底溶液20mL，用胶塞塞好振荡。溶液中参加2～3的盐酸滴定到粉红色消逝即为终点。按下式计算得出溶液中二氧化碳浓度：C2CBa(OH)C2CO2

V Ba(OH)22V

VHCl

HCl

molL1溶液六、留意事项：阀。开启时开度不宜过大塔下部液封面的高度必需维持在空气进口管的下面，并接近进口管。滴定水中二氧化碳时，要求滴定同时不停振荡。CO2

浓度操作时动作要快速，以免CO2

从液体中溢出导致结果不准确。七、报告内容画出解析塔的流体力学性能图〔△P/z～u的关系用其中一组数据写出