填料吸收塔的操作及其Kya的測定

1、填料吸收塔的操作及其填料吸收塔的操作及其 KyaKya 的測定的測定字號：小小|中中|大大文章出處：責(zé)任編輯：作者：人氣：210 發(fā)表時間：2015-11-19 10:10:001 原理吸收是分離混合氣體時利用混合氣體中某組分在吸收劑中的溶解度不同而達(dá)到分離的一種方法。不同的組分在不同的吸收劑，不同的吸收溫度，不同的液氣比，不同的吸收劑進(jìn)口濃度，吸收速率是不同的。所選用的吸收劑對某組分具有選擇性吸收。2 吸收塔的操作與分析吸收操作的目標(biāo)函數(shù)：y2 或 =影響 y2 有：1.設(shè)備因素;2.操作因素。1.設(shè)備因素a. 填料塔的結(jié)構(gòu)典型的填料塔結(jié)構(gòu)為塔體是一圓形筒體， 筒體內(nèi)分層安放一定高度的填料層

2、， 填料層底端由擱柵支撐， 液體分布器和液體再分布器將吸收劑均勻地分散至整個塔截面的填料上。 液體靠重力自上而下流動，氣體靠壓差自下而上流動。填料的表面覆蓋著一層液膜，氣液傳質(zhì)發(fā)生在氣液接觸面上。最早的填料拉西(1914)由拉西發(fā)明，它是一段外徑和高度相等的短管，時隔多年，鮑爾環(huán)， 階梯環(huán)， 彈簧填料， 環(huán)填料不銹鋼金屬絲網(wǎng)波紋填料， 以及種類繁多的規(guī)整填料。評價填料特性的三個數(shù)字：1) 比表面積 a (m2/m3) 越大越好;2) 空隙率 氣體阻力盡可能小，越大越好;圖 1. 填料塔結(jié)構(gòu)示意圖3) 單位堆積體積內(nèi)的填料數(shù)目 n。b. 填料的作用(1) 增加氣液接觸面積應(yīng)滿足：1) 80%以上

3、的填料潤濕。2) 液體為分散相，氣體為連續(xù)相 (反之為鼓泡塔，失去填料的作用) 。(2) 增加氣液接觸面的湍動應(yīng)滿足：1) 保證氣液逆流。2) 要有適宜的液氣比，若氣速過大，液體下降速度為零，即發(fā)生液泛。填料塔的操作滿足了上述要求，填料才會起作用。圖 2. 操作線與平衡線的關(guān)系c. 液體分布器的作用(1)較高的填料層，需分段安裝液體再分布器。(2)克服液體向壁偏流現(xiàn)象，為此，每隔一定高度的填料層，要裝有液體再分布器。(3)使填料均勻潤濕，從而增加氣液接觸面積。2. 操作因素本文所強(qiáng)調(diào)對于特定的吸收過程， 改變 L、 t、 x2 三要素對改善 y2 所起的作用是不同的，即回答特定的吸收過程，三要

4、素中哪一個是控制因素。(1)當(dāng) L/G m 時， 推動力ym 由操作線某一端靠近平衡線的那一頭所決定， 見圖 2 所示。若增加吸收劑 L 的流量導(dǎo)致解吸超負(fù)荷，解吸不徹底，所引起的后果是吸收劑進(jìn)口濃度 x2增加，從而使吸收后尾氣濃度 y2 也增加。針對這種情況，控制操作要素是 x2，降低 x2，見圖 2 所示。其方法有二種：1)改善解吸塔的操作，采用一切能使解吸徹底的方法。2) 增加新鮮吸收劑的用量。(2) 當(dāng) L/G m 時，若適當(dāng)增加吸收劑流量，其一改善了操作線的斜率，見圖 3 所示，ym 將增加;其二對液膜傳質(zhì)分系數(shù)的提高也有一定的貢獻(xiàn)。如果物系屬于液膜控制，此時的控制操作要素是適當(dāng)增加

5、吸收劑的流量 L。但是，L 的增加有適度的要求，一般為L/G=(1.12)(L/G)min,還應(yīng)同時考慮再生設(shè)備的處理能力。(3)當(dāng)吸收系強(qiáng)放熱過程時，意味著自塔頂而下，吸收液溫度增加很大，甚至達(dá)到了解吸溫度。此時的平衡線斜率變陡，傳質(zhì)推動力ym 下降，見圖 4 所示。如，用水來吸收 SO3制 H2SO4,第一步只能先制得 93%的硫酸， 再用 93%硫酸冷卻后吸收 SO3,經(jīng)脫去少量水， 才制得 98%濃硫酸。因此，針對這種情況，控制操作要素是吸收劑溫度 t，即吸收液需經(jīng)中間冷卻后再吸收。3). 吸收總傳質(zhì)系數(shù)的測定傳質(zhì)速率式： NA=KyaV 填Ym (1)物料衡算式： G 空(Y1-Y2

6、)=L(X1-X2) (2)相平衡式： Y=mX (3)(1)和(2)式聯(lián)立得： Kya=(4)由于實(shí)驗(yàn)物系是清水吸收丙酮，惰性氣體為空氣，氣體進(jìn)口中丙酮濃度 y110%,屬于高濃度氣體吸收，所以：Y1=; Y2=;G 空裝有測空氣的流量計(jì);V 填與塔結(jié)構(gòu)和填料層高度有關(guān);其中：(5)L裝有測吸收劑的流量計(jì);m-在吸收劑進(jìn)塔與出塔處裝有測液體的溫度計(jì)，吸收溫度將以上測量儀表與吸收塔，液體高位槽，管道加熱器，丙酮鼓泡器，壓力定值器，空氣壓縮機(jī)以及閥門管件等一起，組建成以下實(shí)驗(yàn)裝置流程圖。3 實(shí)驗(yàn)裝置流程圖4 實(shí)驗(yàn)步驟1. 打開空氣壓縮機(jī)，通過旁路閥調(diào)節(jié)壓縮機(jī)出口壓力 0.10.2Mpa，打開吸收

7、劑計(jì)量流量計(jì)至刻度為 6 L/h。2. 調(diào)節(jié)壓力定值器至刻度為 0.02Mpa，此壓力足夠提供氣體流動，尾氣經(jīng)水繼續(xù)吸收后再排放。3. 調(diào)節(jié)液封裝置中的調(diào)節(jié)閥使吸收塔塔底液位處于氣體進(jìn)口處以下的某一固定高度。4. 調(diào)節(jié)空氣計(jì)量流量計(jì)至刻度為 1200 L/h。5. 第 1 個取樣待穩(wěn)定 20 min 后，分別對氣體進(jìn)、出口 y1、y2 取樣分析，為使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確起見， 先取 y2,后取 y1;取樣針筒應(yīng)在取樣分析前用待測氣體洗二次， 取樣量近 30ml。6. 空氣流量計(jì)校正，其校正公式為：當(dāng)常溫吸收實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測定完后，將吸收劑進(jìn)口加熱溫度開關(guān)打開，待進(jìn)、出口溫度顯示均不變時，取樣分析。5 原始數(shù)據(jù)記錄6 過程運(yùn)算表7 結(jié)果討論與分析本次實(shí)驗(yàn)，通過改變進(jìn)口溫度 t、空氣流量 G、吸收劑流量 L 來說明此三變量對吸收的影響，從中得出以下結(jié)論：G 不變，t 也不變，增加 L，則出口氣體組成 y2 下降，吸收速率 NA 增加，平均推動力減小，吸收劑出口濃度減小，回收率增大，Kya 增加，有利于吸收。L、t 均不變，G 增加時，y2 增加，增加，x1 增加，Kya 增加，雖然下降，但是吸收速率 NA