二氧化碳吸收与解吸实验Word格式.docx
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当有必然的喷淋量时，
的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。
这两个转折点将
关系分为三个区段：
既恒持液量区、载液区及液泛区。
传质性能：
吸收系数是决定吸收进程速度高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。
关于相同的物系及必然的设备（填料类型与尺寸），吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而转变。
1.二氧化碳吸收-解吸实验
依照双膜模型的大体假设，气侧和液侧的吸收质A的传质速度方程可别离表达为
气膜
（1）
液膜
（2）
式中：
—A组分的传质速度，
；
—两相接触面积，m2；
—气侧A组分的平均分压，Pa；
—相界面上A组分的平均分压，Pa；
—液侧A组分的平均浓度，
—相界面上A组分的浓度
—以分压表达推动力的气侧传质膜系数，
;
—以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，
。
以气相分压或以液相浓度表示传质进程推动力的相际传质速度方程又可别离表达为：
（3）
（4）
—液相中A组分的实际浓度所要求的气相平稳分压，Pa；
—气相中A组分的实际分压所要求的液相平稳浓度，
—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，
-以气相分压表示推动力的总传质系数，或简称为液相传质总系数，
若气液相平稳关系遵循享利定律：
，则：
（5）
（6）
P2=PA2CA2，FL
PA
PAi
CAi
CAPACA
PA+dPACA+dCA
P1=PA1CA1，FL
图二双膜模型的浓度散布图图三填料塔的物料衡算图
当气膜阻力远大于液膜阻力时，则相际传质进程式受气膜传质速度操纵，现在，
反之，当液膜阻力远大于气膜阻力时，则相际传质进程受液膜传质速度操纵，现在，
如图三所示，在逆流接触的填料层内，任意载取一微分段，并以此为衡算系统，则由吸收质A的物料衡算可得：
（7a）
——液相摩尔流率，
——液相摩尔密度，
依照传质速度大体方程式，可写出该微分段的传质速度微分方程：
（7b）
联立上两式可得：
（8）
——气液两相接触的比表面积，m2·
m-1；
——填料塔的横载面积，m2。
本实验采纳水吸收纯二氧化碳，且已知二氧化碳在常温常压下溶解度较小，因此，液相摩尔流率
和摩尔密度
的比值，亦即液相体积流率
可视为定值，且设总传质系数KL和两相接触比表面积a，在整个填料层内为必然值，则按下列边值条件积分式（8），可得填料层高度的计算公式：
（9）
令
，且称HL为液相传质单元高度（HTU）；
，且称NL为液相传质单元数（NTU）。
因此，填料层高度为传质单元高度与传质单元数之乘积，即
（10）
若气液平稳关系遵循享利定律，即平稳曲线为直线，则式（9）为可用解析法解得填料层高度的计算式，亦即可采纳下列平均推动力法计算填料层的高度或液相传质单元高度：
（11）
（12）
式中
为液相平均推动力，即
（13）
其中：
，
为大气压。
二氧化碳的溶解度常数：
（14）
——水的密度，
——水的摩尔质量，
；
——二氧化碳在水中的享利系数（见化工原理下册第78页），Pa。
因本实验采纳的物系不仅遵循亨利定律，而且气膜阻力能够不计，在此情形下，整个传质进程阻力都集中于液膜，即属液膜操纵进程，则液侧体积传质膜系数等于液相体积传质总系数，亦即
（15）
四、实验装置：
1.实验装置要紧技术参数：
填料塔：
玻璃管内径D＝0.050m塔高1.00m内装φ10×
10mm瓷拉西环；
填料层高度Z＝0.78m；
风机：
XGB-12型550W；
二氧化碳钢瓶1个；
减压阀1个（用户自备）。
流量测量仪表：
CO2转子流量计型号LZB-6流量范围～0.6m3／h；
空气转子流量计：
型号LZB-10流量范围～2.5m3／h；
吸收水转子流量计：
型号LZB-10流量范围16～160L／h；
解吸水转子流量计：
型号LZB-10流量范围16～160L／h
浓度测量：
吸收塔塔底液体浓度分析预备定量化学分析仪器（用户自备）；
温度测量：
PT100铂电阻，用于测定测气相、液相温度。
2.二氧化碳吸收与解吸实验装置流程示用意（见图四）
图四二氧化碳吸收与解吸实验装置流程示用意
1-CO2流量计；
2-CO2瓶减压阀；
3-CO2钢瓶；
4-吸收用空气流量计；
5-吸收用气泵；
六、8-喷头；
7、19-水箱放水阀；
9-解吸塔；
10-解吸塔塔底取样阀；
11-解吸液储槽；
1二、15-U型管液柱压强计；
13-吸收液流量计；
14-解吸液液泵；
16-吸收液储槽；
17-吸收塔；
18-吸收塔塔底取样阀；
20-解吸液流量计；
21-吸收液液泵；
22-空气流量计；
23-空气旁通阀；
24-风机
3．实验仪表面板图（见图五）
图五实验装置面板图
五、实验方式及步骤：
1.测量吸收塔干填料层（△P／Z）～u关系曲线（只做解吸塔）：
打开空气旁路调剂阀5至全开，启动风机。
打开空气流量计,慢慢关小阀门5的开度，调剂进塔的空气流量。
稳固后读取填料层压降△P即U形管液柱压差计11的数值，然后改变空气流量，空气流量从小到大共测定8-10组数据。
在对实验数据进行分析处置后，在对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标，单位高度的压降△P／Z为纵坐标，标绘干填料层（△P／Z）～u关系曲线。
2.测量吸收塔在喷淋量下填料层（△P／Z）～u关系曲线：
将水流量固定在104L／h（水流量大小可因设备调整），采纳上面相同步骤调剂空气流量，稳固后别离读取并记录填料层压降△P、转子流量计读数和流量计处所显示的空气温度，操作中随时注意观看塔内现象，一旦显现液泛，当即记下对应空气转子流量计读数。
依如实验数据在对数坐标纸上标出液体喷淋量为100L／h时的（△P／z）～u关系曲线，并在图上确信液泛气速，与观看到的液泛气速相较较是不是吻合。
3.二氧化碳吸收传质系数测定：
吸收塔与解吸塔（水流量操纵在40L/h）
（1）打开阀门5，关闭阀门九、13。
（2）启动吸收液泵2将水经水流量计14计量后打入吸收塔中，然后打开二氧化碳钢瓶顶上的针阀20，向吸收塔内通入二氧化碳气体（二氧化碳气体流量计15的阀门要全开），流量大小由流量计读出，操纵在h左右。
（3）吸收进行15分钟后，启动解吸泵2，将吸收液经解吸流量计7计量后打入解吸塔中，同时启动风机，利用阀门5调剂空气流量（约m3／h）对解吸塔中的吸收液进行解吸。
（4）操作达到稳固状态以后，测量塔底的水温，同时取样，测定两塔塔顶、塔底溶液中二氧化碳的含量。
（实验时注意吸收塔水流量计和解吸塔水流量计数值要一致，并注意解吸水箱中的液位，两个流量计要及时调剂，以保证明验时操作条件不变）
（5）二氧化碳含量测定
用移液管吸取Ba（OH）2溶液10mL，放入三角瓶中，并从塔底附设的取样口处接收塔底溶液10mL，用胶塞塞好振荡。
溶液中加入2～3滴酚酞指示剂摇匀，用的盐酸滴定到粉红色消失即为终点。
按下式计算得出溶液中二氧化碳浓度：
六、实验注意事项：
1.开启CO2总阀门前，要先关闭减压阀，阀门开度不宜过大。
2.实验中要注意维持吸收塔水流量计和解吸塔水流量计数值一致，并随时关注水箱中的液位。
3.分析CO2浓度操作时动作要迅速，以避免CO2从液体中溢出致使结果不准确。
七、实验数据记录
1.实验装置填料塔流体力学性能测定（干填料）解吸塔
序号
空气转子流量计读数／m3/h
填料层压强降／mmH2O
温度
1
2
3
4
5
6
2.实验装置填料塔流体力学性能测定（湿填料）
湿填料时△P/z～u关系测定
L=160填料层高度Z=0.78m塔径D=0.05m
解吸塔水流量：
空气转子流量计读数/m3/h
填料层压强降/mmH2O
操作现象
7
8
9
10
11
12
13
3.实验装置填料吸收塔传质实验数据
填料吸收塔传质实验数据表
被吸收的气体:
纯CO2吸收剂:
水塔内径:
50mm
塔类型
吸收塔
填料种类
瓷拉西环
填料层高（m）
CO2转子流量计读数（m3／h）
CO2转子流量计处温度（℃）
空气转子流量计读数（m3／h）
水转子流量计读数（l/h）
中和CO2用Ba（OH）2的体积（ml）
样品的体积（ml）
滴定塔底吸收液用盐酸的体积（ml）
滴定空白液用盐酸的体积（ml）
4.氢氧化钡及盐酸浓度标定
盐酸浓度标定
Na2CO3质量/g
HCl体积/ml
氢氧化钡浓度标定
邻苯二甲酸氢钾质量/g
Ba（OH）2体积/ml
八、实验数据处置
1．实验数据计算及结果:
实验数据计算进程（以一组数据为例）。
实验数据计算示例
（1）填料塔流体力学性能测定（以解吸填料塔干填料数据为例）
转子流量计读数0.5m3/h；
填料层压降U管读数mmH2O
空塔气速：
（m/s）
单位填料层压降：
（mmH2O/m）
（2）传质实验
CO2转子流量计读数（m3／h）、CO2转子流量计处温度（℃）
16.1℃下二氧化碳气体密度
=1.976Kg/m3
CO2实际流量VCO2=
=
=（m3／h）
空气转子流量计读数VAir=（m3／h）
△吸收液浓度计算
吸收
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