化工原理实验下：吸收实验

吸收实验

主讲:黄振华华东理工大学化工原理实验2017吸收实验一、吸收的应用背景二、原理三、过程研究与开发四、工业化过程实施五、吸收传质系数的测定1.原理2.设备条件测试技术分析手段数据处理3.吸收实验系统4.设备条件5.吸收操作6.实验布点六.吸收过程分析与判定<<吸收单元操作过程中涉及的名词>>气体混合物组分x1x2溶剂溶质有害成分有用成分目标产品过程推动力△ym

传质速率NA气相G液相L相间接触面积a气液相平衡亨利定律Pe=Ex溶解度选择性吸收塔气液传质设备塔板(筛板浮阀泡罩导向浮阀)散堆整砌填料(拉西环阶梯环鲍尔环鞍形环矩鞍环丝网板波纹)风机压缩机输液泵

一、吸收的应用背景1.回收或捕获有用成分,制取产品.2.除去有害物质,净化气体.二、原理

选择某种溶剂,利用气体混合物中各组分在溶剂中的溶解度(g溶质/100g溶剂)的不同,来加以分离.y=mxpe=Ex三、过程研究与开发1.过程分析—气体组成组分性质.2.选择合适的溶剂(溶解度大—需吸收的溶质溶解度小—气体中其他组分溶解度的温度效应大—有利吸收-解吸低的溶剂蒸气压化学稳定性好低粘度低毒价廉易得)

上述条件无法全部满足,综合考虑优化处理.实验室研究:P-T-x关系,即平衡关系.3.选择合适的气液接触元件:级式(板式)微分式(填料)四、工业化过程实施根据分离要求与分离难度,选定气液传质设备,确定理论板数\气液比\工艺指标(压力\温度\回收率),选择辅助设备—气体及液体输送设备.五、吸收传质系数的测定

1.原理NA=KyaVp△ymKya气相总容积吸收传质系数,mol/m3h

a填料的有效比表面积,m2/m3

△ym塔顶与塔底气相平均推动力

△Vp填料层的堆积体积,m3

NA吸收传质速率,mol/h3.吸收实验系统清水吸收空气中丙酮气体4.设备条件—填料塔拉西环气体进\出口液体进\出口液体分布器л形出口测试技术：1.吸收剂进、出口温度测量t1t2—热电阻温度计2.气体进口压力表

3.气体及液体的流量(转子流量计)分析手段:进出口气体—气相色谱;液体进口浓度x=0;液体出口浓度—物料衡算.数据处理:2种数据处理方式:低浓度\高浓度以低浓度为例:实验实测:GLy1y2xG—空气的体积流量,L/hL---液体的体积流量,L/hy1y2=c*nc—气相色谱仪常数n—色谱仪记录纸上的单元格数y1y2—气体混合物中丙酮的浓度NA=Gj(y1-y2)mol/hG1=G(P0T/PT0)1/2L/hG2=PG1/RTmol/hGj=G1/(1-y1)mol(混合物)/h

△ym=(△y1-y2)/ln(△y1/△y2)△y1=y1-y1*=y1-mx1△y2=y2-y2*=y2-mx2=y2

m=f(t,x)x1=Gj(y1-y2)/LVp=3.14D2H/4.5.吸收操作a.先通水后通气;b.控制气体压力(压力定值器):0.02Mp;c.调节气，液流量计;d.实验一开始就进行色谱分析y1及y2：三．采样：A.等待实际温度达到设定温度后，按下气相色谱上的“恒流源开关”，绿色指示灯亮；B.出口浓度y2的在线检测：1.单击色谱仪显示器左边第一个绿色小旗，右边出现坐标图；2.打开实验装置上的气体出口阀（注意：流程图上未表达出来），等待半分钟，将色谱上的六通阀扳到取样位置，默数15个数，再扳回进样位置，然后将装置上的出口阀关闭。单击“开始采样”，根据基线的坐标值，用组合键“Shift+鼠标左键”来移动坐标轴，找到基线。等两个峰出来后，“停止采样”，记录丙酮（第二个峰）的浓度。3.进口浓度y2的在线检测：单击左边第二个绿色小旗，开始第二样品的采集，方法同“出口浓度y2的在线检测”。四．关机（数据全部记录完）：1.单击屏幕上面“界面”，调出仪器面板，将“检测器”的“桥电流”改为0，“确认”；将“温度控制”中的加热“停止”。2.等待“实际温度”小于50后，关色谱电源，再关氢气发生器，关电脑。6.实验布点:实验训练吸收操作的三要素----吸收剂的流量\温度\进口浓度(条件不许可);及操作训练处理量的变化.G(L/h)L(L/h)t1(℃)14002常温24004常温36004常温4600435注:实验1与2:改变液流量;实验2与3:改变气流量;实验3与4:改变温度;

六.吸收过程分析与判定L提高—Kya提高—液膜控制G提高—Kya提高—液膜控制若6.实验布点:实验训练吸收操作的三要素----吸收剂的流量\温度\进口浓度(条件不许可);及操作训练处理量的变化.G(L/h)L(L/h)t1(℃)16004常温26006常温39006常温4900635自控

注:实验1与2:改变液流量;实验2与3:改变气流量;实验3与4:改变温度;六.吸收过程分析与判定L提高—Kya提高—液膜控制G提高—Kya提高—液膜控制若二者均成立,则为双膜控制.实验提问题目1.吸收过程的推动力是什么?2.本吸收实验为溶解吸热还是放热?3.绘出液封装置?说出作用?4.如何判断吸收传质控制环节?5.水-丙酮(空气)吸收体系的优点?色谱仪在线检测吸收尾气中丙酮浓度的操作方法：三．采样：A.等待实际温度达到设定温度后，按下气相色谱上的“恒流源开关”，绿色指示灯亮；B.出口浓度y2的在线检测：1.单击色谱仪显示器左边第一个绿色小旗，右边出现坐标图；2.打开实验装置上的气体出口阀（注意：流程图上未表达出来），等待半分钟，将色谱上的六通阀扳到取样位置，默数15个数，再扳回进样位置，然后将装置上的出口阀关闭。单击“开始采样”，根据基线的坐标值，用组合键“Shift+鼠标左键”来移动坐标轴，找到基线。等两个峰出来后，“停止采样”，记录丙酮（第二个峰）的浓度。