双驱动搅拌器测定化学吸收气液传质系数

1. 双驱动搅拌器测定化学吸收气液传质系数

2. 实验目的 • 1. 了解双驱动搅拌吸收器的特点 • 2. 学会使用双驱动搅拌吸收器测定K2CO3—CO2气液传质系数的方法 • 3. 根据实验数据了解影响气液传质系数的因素

3. 实验原理 • 气体组分在吸收剂中只是单纯的溶解，称为物理吸收。在有些情况下，被溶解的组分与吸收剂中的活性组分发生化学反应，这种伴有化学反应的吸收过程称为化学吸收。对于化学吸收，溶质从气相主体向气液界面的传质机理与物理吸收相同，液相中反应对传质速率的影响反映在传质推动力和液相传质分系数的变化上。溶质在液膜中为反应所消耗，使液相主体中溶质的浓度降低，因而增加了传质推动力。当反应进行较快和液相在吸收设备内有足够长的停留时间时，液相主体中溶质的浓度实际上可视为零，推动力就等于界面上溶质的浓度。溶质在液膜内反应也使其扩散距离或扩散阻力减小，因而液相传质分系数增大。

4. 测定某条件下的化学吸收的气液传质系数必需采取切实可行的方法测出单位时间单位面积的传质量，并通过操作条件及气液平衡关系求出传质推动力，由此来求得气液传质系数。传质量的计算可以通过测定被吸收组分进搅拌吸收器的量与出吸收器的量之差求得，或是通过测定搅拌吸收器里的吸收液中被吸收组分的起始浓度与最终浓度之差值来确定测定某条件下的化学吸收的气液传质系数必需采取切实可行的方法测出单位时间单位面积的传质量，并通过操作条件及气液平衡关系求出传质推动力，由此来求得气液传质系数。传质量的计算可以通过测定被吸收组分进搅拌吸收器的量与出吸收器的量之差求得，或是通过测定搅拌吸收器里的吸收液中被吸收组分的起始浓度与最终浓度之差值来确定 本实验以热碳酸钾吸收二氧化碳作为系统，该系统是一个伴有化学反应的吸收过程：

5. 计算方法 Nco2 单位时间单位面积传递的CO2量； β增大因子； KL 液相传质系数； K G 气相传质系数； CA气相中C02分压的平衡浓度； CAL液相中的C02浓度； C02分压，为总压与吸收液面上饱和蒸气压之差； 吸收液上C02的平衡分压； K K2CO3吸收C02的气液传质系数。

6. 实验装置流程

7. 实验操作步骤 • （1）了解并熟悉实验装置及流程，仔细检查实验设备的状况，排掉管路中的积水，关闭放空阀。 • （2）在吸收剂瓶内装入约400mL，浓度为1.2mol/L的K2CO3吸收液，并取样分析吸收前溶液中CO2的初始含量。 • （3）开启总电源。开启超级恒温槽，将恒温水调节到60℃。 • （4）开启CO2钢瓶阀，缓慢开启减压阀，观察稳压管内的鼓泡情况，再开气体调节阀并通过皂膜流量计调节到适当流量，并让CO2置换装置内的空气30 Min。 • (5) 调节气相搅拌转速在300r/min左右及液相搅拌转速在150r/min左右。 • （6）等恒温槽到60℃，排代空气置换完全，进入吸收器的气体流量适宜且气体稳压管里有气泡冒出，此时可向吸收器内加吸收液，使吸收器内的吸收剂的液面与液相搅拌器上面一个浆叶的下缘相切时停止加吸收液。吸收液要一次正确加入。液相搅拌的转速不能过大，以防液面波动造成实验误差过大。此时记作为吸收过程开始的“零点”。 • （7）吸收2小时，从吸收液取样阀中迅速放出吸收液，用500mL量筒接取，并精确量出吸收液体积。 • （8）用酸解法分析终了的吸收液中CO2的含量。 • （9）关闭吸收液取样阀门、气体调节阀、CO2减压阀、钢瓶阀，关闭超级恒温槽的电源，使气液相转速回“零”，关闭两个转速表开关，关掉总电源。采取有效措施防止压强计上的水柱倒灌。

8. 实验数据处理 • 1. 计算单位时间单位面积吸收的CO2量。 • 2. 计算C02的气相分压和吸收液上C02的平衡分压，并算出吸收的平均推动力。 • 3. 从求取的平均推动力来计算平均的气液传质系数。

9. 思考题 • 1.为了使忽略气膜阻力合理，实验中是怎么做的？ • 2.实验前为何要用CO2排代实验装置中的空气？ • 3.气体进入吸收器前为何要先进入水饱和器？ • 4.酸解出的CO2为何要同时测定温度？