化工原理氧解吸实验报告.doc

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1、北京化工大学化原实验报告学院：化学工程学院姓名：娄铮学号：2013011345班级：环工1302同组人员：郑豪，刘定坤，邵鑫课程名称：化工原理实验实验名称：氧解吸实验实验日期：2014-4-15实验名称：氧解吸实验报告摘要：本实验首先利用气体分别通过干填料层、湿填料层，测流体流动引起的填料层压降与空塔气速的关系，利用双对数坐标画出关系。其次做传质实验求取传质单元高度，利用Kxa=GA/（Vp△xm）GA=L（x2-x1）求出HOL=一、实验目的及任务：1)熟悉填料塔的构造与操作。2)观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。3)掌握液相体积总传质系数Kxa

2、的测定方法并分析影响因素。学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。二、基本原理：本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需要测定不同液量和气量下的解吸液相体积总传质系数Kxa，并进行关联，得到Kxa=ALaVb关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。1、填料塔流体力学特性气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。填料层压降—空塔气速关系示意图如下，在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8~2的直线（图中aa’）。当有喷淋量时，在低气速下（c点以前）

3、压降正比于气速的1.8~2次幂，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc段）。随气速的增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大，压降—气速线向上弯，斜率变陡（图中cd段）。到液泛点（图中d点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。lgualg△pa’bcd填料层压降—空塔气速示意2、传质实验在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。本实验是对富氧水进行解吸，如图下所示。由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，及平衡线位置线，操作线也是直线，因此可以用对数平

4、均浓度差计算填料层传质平均推动力。整理得到相应的传质速率方程为x1y1y2x2GA=KxaVp△xm即Kxa=GA/（Vp△xm）其中GA=L（x2-x1）Vp=ZΩ相关填料层高度的基本计算式为即其中，HOL=式中GA——单位时间内氧的解吸量，kmol/(m2•h)Kxa——液相体积总传质系数，kmol/(m3•h)Vp——填料层体积，m3△xm——液相对数平均浓度差x2——液相进塔时的摩尔分数（塔顶）xe2——与出塔气相y1平衡的摩尔分数（塔顶）x1——液相出塔的摩尔分数（塔底）xe1——与进塔气相y1平衡的摩尔分数（塔底）Z——填料层高度，mΩ——塔截面积，m

5、2L——解吸液流量，kmol/(m2•h)HOL——以液相为推动力的总传质单元高度，mNOL——以液相为推动力的总传质单元数由于氧气为难容气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中在液膜中，即Kx=kx，由于属液膜控制过程，所以要提高液相体积总传质系数Kxa，应增大液相的湍动程度即增大喷淋量。三、装置和流程图：实验仪器：吸收塔及解吸塔设备、9070型测氧仪吸收解析塔参数解析塔径Φ=0.1m，吸收塔径Φ=0.032m，填料高度0.8m(陶瓷拉西环、星形填料和金属波纹丝网填料)和0.83m(金属θ环)。填料数据如下：陶瓷拉西环金属θ环属波纹丝网填料星形填料(塑

6、料)(12×12×1.3)mmat=403m2/m3ε=0.764m3/m3(10×10×0.1)mmat=540m2/m3ε=0.97m3/m3CY型at=700m2/m3ε=0.85m3/m3（15×8.5×0.3)mmat=850m2/m3实验流程图：（参照教材和实际工艺流程）下图是氧气吸收解吸装置流程图。氧气由氧气钢瓶供给，经减压阀2进入氧气缓冲罐4，稳压在0.03～0.04[Mpa],为确保安全，缓冲罐上装有安全阀6，由阀7调节氧气流量，并经转子流量计8计量，进入吸收塔9中，与水并流吸收。含富氧水经管道在解吸塔的顶部喷淋。空气由风机13供给，经缓冲罐14

7、，由阀16调节流量经转子流量计17计量，通入解吸塔底部解吸富氧水，解吸后的尾气从塔顶排出，贫氧水从塔底经平衡罐19排出。自来水经调节阀10，由转子流量计17计量后进入吸收柱。由于气体流量与气体状态有关，所以每个气体流量计前均有表压计和温度计。空气流量计前装有计前表压计23。为了测量填料层压降，解吸塔装有压差计22。在解吸塔入口设有入口采出阀12，用于采集入口水样，出口水样在塔底排液平衡罐上采出阀20取样。两水样液相氧浓度由9070型测氧仪测得。氧气吸收与解吸实验流程图1、氧气钢瓶2、氧减压阀3、氧压力表4、氧缓冲罐5、氧压力表6、安全阀7、氧气流量调节阀8、氧转子

8、流量计9、