吸收解吸实训说明书.docx

1、吸收解吸实训说明书 吸收与解吸实训装置说明书天津大学化工基础实验中心201112一、吸收与解吸实训装置目的和功能：1.实训装置要求学生掌握吸收与解吸分离过程的原理和流程，吸收与解吸塔的操作及影响因素，填料塔的结构与附属设备，了解填料塔塔内压降、液泛等不正常情况。2.实训装置能够承担化工工艺专业学生技能培训工作，要求根据国家职业标准完成化工总控工和吸收工初、中、高级的技能等级鉴定工作。3.实训装置要求承担化工企业操作工的技能培训、完成化工总控工和吸收工高级工、技师、高级技师的技能培训和技能鉴定工作。4.能够熟练运用基本技能完成工业吸收与解吸操作，独立处理吸收与解吸操作中出现的问题，解决本吸收与解

2、吸操作中的工艺难题。在工艺革新和技术改革方面有一定的资源分配能力。5.实训装置要求具有模拟实际生产过程容易出现故障的功能，从而为训练学生判断故障名称、分析故障原因以及确定排除故障方法，到最终动手排除故障，都提供了真实可信的平台。6.实训装置要求实训物系为二氧化碳-水体系，要求学生选择适宜的吸收液流量、温度，通过实际操作完成指标。7.实训装置要求完成解吸塔内上升气体流量自动控制，吸收与解吸塔内液体流量自动控制，意外事故出现时，实训装置具有自锁和联动功能。二、实训内容： 1.工艺文件准备：能识记吸收、解吸生产过程工艺文件，能识读吸收岗位的工艺流程图、实训设备示意图、实训设备的平面和立面布置图，能绘

3、制工艺配管简图，能实读仪表联锁图。熟悉吸收塔、解吸塔、填料及附属设备的结构和布置。2.开车前动、静设备检查训练（检查吸收塔、解吸塔、管件、仪表、离心泵、漩涡气泵等是否完好，检查阀门、测量点、分析取样点是否灵活好用）：（1）开车前检查T101吸收塔、T102解吸塔的玻璃段完好情况有无破损；（2）开车前检查各个管件有无破损；（3）开车前检查仪表，检查办法：打开吸收与解吸实训装置的控制柜上总电源开关，仪表全亮并无异常现象（如不断闪烁为异常现象），说明仪表能正常工作；（4）检查离心泵P102、P103的叶轮是否能转动自如；（5）检查漩涡气泵P104的叶轮能否转动自如；（6）检查所有阀门能否开关，保证灵

4、活好用；（7）检查测量点、分析取样点能否正常取样分析。3.检查原料液、原料气、水、电等公用工程供应情况的训练：开车前首先检查原料液的供应情况：即观察原料液储罐V102、储罐V104的液位计里的液位是否达到开车要求，如果没有达到要求，需要打开进水的总阀使水进入到储罐内，达到所需的液位，关闭进水总阀。检查二氧化碳钢瓶储量，是否有足够二氧化碳供实训使用。检查实验室内的水、电的供应情况。设备上电，检查流程中各设备、仪表是否处于正常开车状态，准备启动设备试车。4.制定开车步骤、编好岗位操作规程、制定操作记录表格（如表一所示）:表一 吸收与解吸实训数据记录表采集时间（min）吸收气进塔温度（）吸收气出塔温

5、度（）解吸气进塔温度（）解吸气出塔温度（）吸收液进塔温度（）吸收液出塔温度（）解吸液进塔温度（）解吸液出塔温度（）吸收塔内压差（KPa）解吸塔内压差（KPa）吸收液泵频率（Hz）解吸液泵频率（Hz）吸收液流量（l/h）解吸收液流量（l/h）吸收气流量（l/h）解吸收气流量（m3/h）填表人：填表日期 ：5.二氧化碳气瓶安全性检测：（1）使用高压钢瓶的主要危险是钢瓶可能爆炸和漏气。若钢瓶受日光直晒或靠近热源，瓶内气体受热膨胀，以致压力超过钢瓶的耐压强度时，容易引起钢瓶爆炸。（2）搬运钢瓶时，钢瓶上要有钢瓶帽和橡胶安全圈，并严防钢瓶摔倒或受到撞击，以免发生意外爆炸事故。使用钢瓶时，必须牢靠地固定在

6、架子上、墙上或实训台旁。（3）绝不可把油或其它易燃性有机物粘附在钢瓶上（特别是出口和气压表处）；也不可用麻、棉等物堵漏，以防燃烧引起事故。（4）使用钢瓶时，一定要用气压表，而且各种气压表一般不能混用。气体的钢瓶气门螺纹是正扣的。（5）使用钢瓶时必须连接减压阀或高压调节阀，不经这些部件让系统直接与钢瓶连接是十分危险的。（6）开启钢瓶阀门及调压时，人不要站在气体出口的前方，头不要在瓶口之上，而应在瓶之侧面，以防钢瓶的总阀门或气压表被冲出伤人。（7）当钢瓶使用到瓶内压力为0.5MPa时，应停止使用。压力过低会给充气带来不安全因素，当钢瓶内压力与外界压力相同时，会造成空气的进入。6.样品分析仪器的准备

7、、化学药品的配制技能训练:检查样品分析所用化学分析仪和药品的准备情况，0.1M的Ba（OH）2标准液500ml，0.1M的盐酸500ml，滴酚酞指示剂50ml、酸式滴定管、10ml、5ml移液管，150ml锥型瓶4个。7.离心泵、风机等设备的开停车技能训练:（1）以吸收塔T101离心泵P102的操作为例：离心泵P102开车：首先检查流程中各阀门是否处于正常开车状态：阀门VA124、VA125、VA126、VA111、VA112、A105、VA106、VA117、VA118、VA109关闭，阀门VA120、VA123、VA113、VA116全开。确认阀门VA111处于关闭状态，然后启动离心泵P1

8、02, 打开阀门VA111，吸收剂（解吸液）通过文丘里流量计F101从顶部进入吸收塔T101。离心泵停车：首先关闭离心泵出口阀门VA111，在关闭离心泵P102的开关。（2）解吸塔T102漩涡气泵P104的操作：漩涡气泵P104开车：全开阀门VA116，启动风机P104，逐渐调节阀门VA116，观察空气流量FIC101的示值，解吸气由底部进入解吸塔，记录解吸塔压降，空气入口温度。漩涡气泵P104停车：首先调节阀门VA116到最大位置，然后关闭漩涡气泵P104的开关。8.液体流量及气体流量的调节技能训练：控制离心泵P102流量有两种方法一个是手动调节仪表控制流量；一种是电脑程序操作。首先把阀门V

9、A111关闭。打开阀门VA123，打开总电源开关，在PIC101仪表上手动调节，按仪表的向左键，调节向上向下键调到所需要的流量（或直接打开电脑吸收程序在界面上找到PIC101点击在界面上输入所需要的流量），启动离心泵P102开关稳定一段时间就可以自动控制到所需要的流量了。9.吸收、解吸塔开、停车技能训练：正常开车：（1）确认阀门VA111处于关闭状态，启动离心泵P102, 逐渐打开阀门VA111，吸收剂通过文丘里流量计F 101从顶部进入吸收塔。（2）将吸收剂流量设定为规定值（2KPa），观测流量计F101显示和解吸液出口压力PI103显示。（3）启动气泵P101，通过阀门VA109将空气流量

10、调节到1.5m3/h。（4）启动旋涡气泵P104, 将空气流量设定为规定值（4.010m3/h），调节空气流量FIC101。（5）观测吸收液储槽的液位LI01，待其大于规定液位高度（1/3）后，）确认阀门VA112处于关闭状态，启动离心泵P103, 逐渐打开阀门VA112，吸收液通过文丘里流量计F 102从顶部进入解吸塔。 （6）打开二氧化碳钢瓶阀门，调节二氧化碳流量到规定值。（7）二氧化碳和空气混合后制成实训用混合气从塔底进入吸收塔。（8）注意观察二氧化碳流量变化情况，及时调整到规定值。（9） 观测气体、液体流量和温度稳定后开车成功。正常停车：（1）关闭二氧化碳钢瓶总阀门，关闭二氧化碳减压阀

11、。（2）关闭气泵P101电源。（3）首先关闭阀门VA111、VA112，然后关闭离心泵P102、P103的开关。（4）关闭涡气泵P104电源。（5）关闭总电源。10.原料气体浓度的配制技能训练：关闭阀门VA107、VA108、VA109，打开钢瓶V101上出口阀VA114，通过调节阀门VA107开度调节二氧化碳流量，由转子流量计F103读出流量。 启动风机P101，通过调节阀门VA109开度调节空气流量，由转子流量计F105读出流量。二氧化碳流量和空气流量比1：3到1：2之间，即混合气体中二氧化碳体积分数25%到30%之间。11.吸收塔稳定性的分析与判断训练：根据上一步分别测得实验过程中吸收塔

12、进出口混合气体中二氧化碳的浓度，计算吸收塔的液相传质系数。12.吸收塔吸收液浓度测量技能训练：（1）操作达到稳定状态之后，测量塔底的水温，同时取样，用三角瓶从阀门VA102、VA117分别取20ml样品，测定塔顶、塔底溶液中二氧化碳的含量。（2） 二氧化碳含量的测定用移液管吸取0.1M的Ba（OH）2溶液10mL，放入三角瓶中，从塔底溶液10 mL，用胶塞塞好，并振荡。溶液中加入23滴酚酞指示剂，最后用0.1M的盐酸滴定到粉红色消失的瞬间为终点。记录好滴定所用盐酸的体积。按下式计算得出溶液中二氧化碳的浓度： 13.解吸塔压降测量技能训练：（1）干填料时塔性能测定：手动操作：调节阀门VA116至

13、全开，启动气泵P104，通过改变阀门VA116开度，分别测得在不同空气流量下塔压降，并记录（如表二所示）。表二 干填料时P/zu关系测定 填料层高度Z= m 塔径D= m序号空气转子流量计读数m3/h 填料层压强降KPa温度单位高度填料层压强降mmH2O/m空塔气速m/s123456789101112根据以上数据绘制P/zu关系曲线。计算机操作：打开计算机找到吸收程序并打开，关闭阀门VA116。在计算机程序上启动风机，在（计算数据）中找到（空塔气速测定）并点击，在所弹出的对话窗中的（手动控制）中（气体流量调节）处输入（0100）的数值所代表的是电动调节阀VA119的开度，点击（气体流量调节）键

14、，待数据稳定后点击（数据处理）中的（计算数据），程序会自动记录实验数据并绘图。（2）湿填料塔性能测定： 手动操作：先将V104罐中的液体利用离心泵P102 输送到罐V102中后关闭离心泵P102，打开离心泵P103，设定一定的液体流量，电动调节阀VA119开度调成0，全开阀门VA116，启动风机P104开关，在涡轮流量计F106量程范围内，通过改变阀门VA116开度，分别测得在不同空气流量下塔压降，注意液泛点，即出了液泛后风机流量不再调大记录好数据后立即关闭风机P104防止长时间液泛积液过多（如表三所示）。表三 湿填料时P/zu关系测定 填料层高度Z= m 塔径D= m序号空气转子流量计读数m

15、3/h 填料层压强降KPa温度单位高度填料层压强降mmH2O/m空塔气速m/s操作现象123456789101112根据以上数据绘制P/zu关系曲线。计算机操作：打开计算机找到吸收程序并打开，关闭阀门VA116。在计算机程序上启动风机，在（计算数据）中找到（空塔气速测定）并点击，在所弹出的对话窗中的（手动控制）中（气体流量调节）处输入（100）的数值所代表的是电动调节阀VA119的开度，在（液体流量调节）输入相应的数值后，分别点击（气体流量调节）键和（液体流量调节）键，待数据稍微稳定后点击（数据处理）中的（计算数据），程序会自动记录实验数据并绘图。每次改变一定的（气体流量调节）液量不变。待塔体

16、出现液泛后快速记录数据后关闭风机P104。14.吸收系数和吸收液浓度测量技能训练： 稳定操作后在AI101、AI102、AI103取样口取样分析，记录数据（如表四所示）。表四 填料吸收塔传质实验数据表序号被吸收的气体: CO2; 吸收剂:水; 塔内径:1001塔类型吸收塔2填料种类3 填料尺寸 (m)4填料层高度 (m)5CO2转子流量计读数 m3h6气体进塔温度 7流量计处CO2的体积流量 m3h8空气转子流量计读数 m3h9文丘里流量计读数（KPa）10吸收剂流量（l/h）11中和CO2用Ba(OH)2的浓度moll12中和CO2用Ba(OH)3的体积 ml13滴定用盐酸的浓度 moll1

17、4滴定塔底吸收液用盐酸的体积 ml15滴定空白液用盐酸的体积 ml16样品的体积 ml17塔底液相的温度 18亨利常数E 108Pa19塔底液相浓度 CA1 kmoI m3 20空白液相浓度 CA2 kmoI m3 21传质单元高度 HL E-7 kmol/(m3*Pa)22平衡浓度 CA1* 10-2 kmol /m223平衡浓度 CA2* 10-2 kmol /m324平均推动力 CAm kmoICO2m225液相体积传质系数 Ya ms15.解吸塔液泛气速、正常气速确定技能训练：图一 填料塔压降与空塔速度的关系图一中A1、A2、A3等点表示在不同液体流量下，气液两相流动的交互影响开始变得

18、比较显著。这些点称为载点。不难看出，载点的位置不是十分明确，但它提示人们，自载点开始，气液两相流动的交互影响已不容忽视。自载点以后，气液两相的交互作用越来越强烈。当气液流量达到某一定值时，两相的交互作用恶性发展。将出现液泛现象，在压降曲线上，出现液泛现象的标志是压降曲线近于垂直。压降曲线明显变为垂直的转折点（如图一所示的B1、B2、B3等）称为泛点。16.吸收岗位化工仪表操作技能训练：(1)流量计（转子流量计、文丘里流量计）(2) 压力、液位测量（差压变送器、压力表、玻璃管液位计）(3)热电阻温度计(4) AI数字显示仪表(5) 变频调速器(6)仪表联动调节17.吸收岗位计算机远程控制操作技能

19、训练。（用现场控制台仪表和计算机对实训装置进行开停车操作、数据采集、参数控制） （1）打开计算机找到应用程序双击（如图二所示）：图二 计算机界面（2）点击界面任意位置（如图三所示）：图三 计算机程序界面（3）在此操作界面，可以按泵下面的绿色键开风机或泵，按红色键将其关闭（如图四所示）：图四 计算机程序界面（4）在操作界面里 可以查看温度曲线、压力曲线、流量曲线、计算数据并可退出程序（如图五、图六所示）：图五 计算机程序界面图六 计算机程序界面（5）在界面的计算数据栏中选择（空塔气速测定）点击（如图七所示）：图七 计算机程序界面（6）在此界面中可以设定（气体流量调节%）、（液体流量调节Kpa）（

20、如图八所示）。图八 计算机程序数据采集界面做干填料特性实验时，先在（3）操作中启动风机P104，每次只改变（气体流量调节%）的数值（1000）。做湿填料特性实验时，需要在（3）操作中分别启动风机P104和启动离心泵P103，设定液体流量并点击（液体流量调节）键后，在液体流量不变的前提下，每次只改变气体流量，每改变一次气体流量待数据稍稳后按（计算数据）键，程序会自动记录数据并在图象中标出相应的点。点击（清空数据）键，可以清除到以前的数据，可以在所弹出的对话窗中选择是否保留数据和图象。（7）传质数据计算（如图九所示）：图九 计算机程序数据采集界面可以在界面的（计算数据）中选择（传质数据计算）在所弹

21、出的界面中空白处输入相应的数值后，点击计算，程序即可计算出所需的结果。三、吸收与解吸生产工艺过程：（1）带有控制点的工艺及设备流程图（如图十所示）：图十 带有控制点的工艺流程图（2）吸收与解吸实训装置面板图（如图二所示）：图十一 吸收与解吸实训装置面板图（3）设备一览表（如表五所示）：表五 设备一览表型号名称规格、型号和材质数量P101风机IACO-016；220V1P102离心泵IWB50/025；0.25KW1P103离心泵IIWB50/025；0.25KW1P104风机IIYS-7112，550W1T101吸收塔不锈钢丝网填料，填料高度1800m1T102解吸塔不锈钢丝网填料，填料高度1

22、800m1V101气瓶GB50991V102储罐I4007001V103取样罐1003201V104储罐II4007001F101文丘里流量计I喉孔：8mm1F102文丘里流量计II喉孔：8mm1TI101吸收塔温度IAI501FS1TI102解吸塔温度IAI501FS1TI103吸收塔温度IIAI501FS1TI104吸收塔温度IIIAI501FS1TI105吸收塔温度IVAI501FS1TIC101解吸塔温度IIAI519FS1PI101吸收塔整塔压力AI501FS1PI102解吸塔整塔压力AI501FS1PIC101文丘里流量计I压差0-10KPa1PIC102文丘里流量计II压差0-1

23、0KPa1FIC101电动蝶阀QSVW-16K,DN501LI101储罐I液位石英液位计1LI102储罐II液位石英液位计1SIC101离心泵I频率N2-401-H3，0.75KW1SIC102离心泵II频率N2-401-H3，0.75KW1（4）吸收与解吸生产工艺：空气（载体）由空气压缩机提供，二氧化碳（溶质）由钢瓶提供，二者混合后从吸收塔的底部进入吸收塔向上流动通过吸收塔，与下降的吸收剂逆流接触吸收，吸收尾气排空；吸收剂（解吸液）存储于解吸液储槽，经解吸液泵输送至吸收塔的顶端向下流动经过吸收塔，与上升的气体逆流接触吸收其中的溶质（二氧化碳），吸收液从吸收塔底部进入吸收液储槽。空气（解吸惰性

24、气体）由旋涡气泵提供，从解吸塔的底部进入解吸塔向上流动通过解吸塔，与下降的吸收液逆流接触进行解吸，解吸尾气一部分进入二氧化碳气体分析仪，大部分排空；吸收液存储于吸收液储槽，经吸收液泵输送至解吸塔的顶端向下流动经过解吸塔，与上升的气体逆流接触解吸其中的溶质（二氧化碳），解吸液从解吸塔底部进入解吸液储槽。四、吸收与解吸生产过程工艺参数测量和控制技术：（1）空气流量控制过程（如图十二所示）： 图十二 空气流量控制过程图图十二的意思是通过在AI519表上设定压差值，519表把信号给到控制风机变频器上，通过改变风机的频率来控制风机的流量，空气的流量是根据孔板流量计两端的压差传感器来测量的，通过压差传感器

25、的测量在反馈到519表上，形成一个回路，通过反复的调节，最终调节到所需要的流量。五、异常现象排除实训任务：通过远程遥控制造异常现象（如表六、表七所示）：表六 故障分析序号故障内容产生原因解决办法1无吸收剂流量或吸收塔无喷淋离心泵P102出故障或管路阻塞2解吸塔无喷淋离心泵P103出故障或管路阻塞3原料气浓度异常转子流量计出问题或气瓶无压力4解吸塔压降下降气泵P104出故障或管路阻塞5设备突然断电检查线路、管路、动设备正常6吸收塔压降下降气泵P101出故障或管路阻塞表七 遥控器故障设计遥控器按键名称事故制造内容A关漩涡气泵P104B开启电磁阀C关闭风机P101D停离心泵P103E停总电源F停离心

26、泵P102六、技能考核内容： 根据实训任务要求实训装置分离的物系为二氧化碳-水系统，吸收塔内尾气中二氧化碳浓度小于规定值。考生应选择适宜的喷淋密度、温度、空气流量和操作方式等，并采取正确的操作方法，完成试训考核指标。七、实训数据计算和结果（仅供参考以实际数据为准）：(1)填料塔流体力学性能测定(以干填料数据为例): 塔压降P0.2KPa P=gh h=p/g h=0.210001000/1000/9.8=10.2(mm)pZ10.21.56.8(mmH2Om ) 由空气转子流量计读得3m3h和转子流量计处空气的温度29.6由校正公Vh3.03 (m3h ) 空塔气速u0.11 (ms) 在对数

27、坐标纸上以u为横标,PZ为纵标作图,标绘PZu关系曲线。(2)传质实验:吸收液消耗盐酸体积V1=17.8 ml，则吸收液浓度为：= =0.00688 (mol/L)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=18.7ml，则塔顶水中CO2浓度为：=0.00202 (mol/L)塔底液温度t =13.2,由化工原理下册吸收这一章可查得CO2亨利系数 E=1.1591082105 kPa则CO2的溶解度常数为:=4.7910-7 ()塔底的平衡浓度为H*PA1=H*y1*p0=4.7910-70.279101325=0.013542 (mol/L)塔底混和气中二氧化碳含量:y1=0.58/(0.58+1.5)=0.279 由物料平衡得塔顶二氧化碳含量 L(x2-x1)=V(y1-y2)y2=y1- L(x2-x