填料塔气体吸收实验

1. 填料塔气体吸收实验 化工原理实验教学研究室

2. 一、实验目的 了解常压填料塔吸收装置的基本结构及流程； 掌握总体积传质系数的测定方法； 测定填料塔的流体力学性能； 了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响；

3. 二、实验任务 确定不同喷淋密度下空塔气速和压降关系，在双对数坐标上绘制△p/H～u曲线, 并用文字加以说明。 找出液泛点气速并与书本上通用关联图所得液泛气速进行比较。 测定某一操作条件下的体积吸收系数Kya和传质单元高度HOG。

4. 三、实验原理 填料塔流体力学性能的测定 填料塔的流体力学性能主要包括气体通过填料层的压强降、液泛气速、持液量（操作时单位体积填料层持有的液体体积）及气-液两种流体的分布等。 对于某一固定的填料塔而言，空塔气速和压强降、喷淋密度间存在一定关系。 一般情况下，适宜气速为液泛时气速的60～80％(小塔取上限)

5. 体积吸收系数Kya的测定 对低浓度气体的吸收，操作线和平衡线均为直线。

6. 气体通过塔截面的摩尔流速G

7. 进气浓度y1 平衡关系式

8. 出塔液相的浓度x1 据物料衡算，可得：

9. 对数平均推动力Δym

10. 塔顶尾气浓度y2

11. 传质单元高度

12. 四、实验装置及流程 图1—1 吸收装置流程图

13. 1、装置流程本实验装置流程如图1－1所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在填料顶层。由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程可看成是等温吸收过程。1、装置流程本实验装置流程如图1－1所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在填料顶层。由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程可看成是等温吸收过程。 • 2、主要设备 • （1）吸收塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网板波纹规整填料，填料层总高度1800mm。塔顶有液体初始分布器，塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板式填料支承装置。填料塔底部有液封装置，以避免气体泄漏。 • （2）填料规格和特性： • 金属丝网板波纹填料：型号JWB—700Y，填料尺寸为φ100×50mm，比表面积700m2/m3。 • （3）转子流量计： • （4）旋涡气泵：XGB—11型，风量0～90m3/h，风压14kPa； • （5）二氧化碳钢瓶；

14. 五、实验操作过程 1、实验步骤 （1）熟悉实验流程； （2）装置上电，仪表电源上电，打开风机电源开关； （3）测定干塔填料塔的压降，即在进水阀1关闭时，打开进气阀2并调节流量从2、4、6、8、10 m3/h、……至最大 ，分别读取对应流量下的压降值，注意塔底液位调节阀6要关闭，否气体会走短路，尾气放空阀4全开； （4）测定一定喷淋量时填料塔的压降，即打开进水阀，设定一定的水流量值，如200、400、600、800l/h时，在对应的某水流量下，调节气体的流量，从2、4、6、8、10 m3/h、……至最大 （液泛），分别读取对应流量下的压降值，注意塔底液位调节阀6要调节液封高度，以免气体走短路，尾气放空阀4全开。

15. 2、实验步骤 （1）熟悉实验流程和弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意事项； （2）同上步骤（2）； （3）开启进水总阀，使水的流量达到400l/h左右。让水进入填料塔润湿填料。 （4）塔底液封控制：仔细调节阀门6的开度，使塔底液位缓慢地在一段区间内变化，以免塔底液封过高溢满或过低而泄气。 （5）打开CO2钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀（注意减压阀的开关方向与普通阀门的开关方向相反，顺时针为开，逆时针为关），使其压力稳定在0.2Mpa左右； （6）仔细调节空气流量阀2至4m3/h，并调节阀3来调节转子流量计的流量，使CO2流量稳定在120l/h； （7）仔细调节尾气放空阀4的开度，直至塔中压力稳定在实验值；

16. （8）待塔稳定后，读取各流量计的读数及通过温度数显表、压力表读取各温度、压力，通过六通阀在线进样，利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气相组成；（8）待塔稳定后，读取各流量计的读数及通过温度数显表、压力表读取各温度、压力，通过六通阀在线进样，利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气相组成； （9）增大水流量值至600l/h、800l/h，重复步骤（6）（7）（8），测定水流量增大对传质的影响。 （10）实验完毕，关闭CO2钢瓶总阀，再关闭风机电源开关、关闭仪表电源开关，清理实验仪器和实验场地。 3、注意事项 （1）固定好操作点后，应随时注意微调各流量调节阀以保持各量不变。 （2）在填料塔操作条件改变后，需要有一段的稳定时间，一定要等到稳定以后方能读取有关数据。 （3）吸收取样时尾气放空阀4不能全开，否则尾气取样可能失败。

17. 六、实验注意事项 • 调节气体流量时应缓慢变化，以免错过液泛点； • 注意CO2减压阀的阀门开关方向； • 调节空气、CO2气流量时应注意压力表的变化，缓慢开启； • 液泛现象出现时，应注意空气量不要过大，勿使瓷环冲出或打碎； • 吸收剂配置时要规范化操作； • 注意湿式气体流量计的度数方法。

18. 七、思考题 • 1．本实验中，为什么塔底要有液封？液封高度如何计算？ • 2．测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义？ • 3．测定Kxa有什么工程意义？ • 4．为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？ • 5．当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？