化工原理氧解吸实验报告.doc

化工原理氧解吸实验报告.doc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:熟悉填料塔的构造与操作。观察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线。掌握液相体积总传质系数Kxa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。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,~2的直线(图中aa’)。当有喷淋量时,在低气速下(c点以前)~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,m3xm——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,m2L——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=,吸收塔径Φ=,(陶瓷拉西环、星形填料和金属波纹丝网填料)(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(塑料)(12×12×)mmat=403m2/m3ε=(10×10×)mmat=540m2/m3ε==700m2/m3ε=(15××)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,~[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,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、氧转子流量计9、吸收塔10、水流量