氧解吸实验报告 北京化工大学

北京化工大学

化工原理实验报告

实验名称：氧解吸实验

班级：化工

姓名：

学号：

序号：

同组人：

设备型号：第套

实验日期：2014-4-01

一、实验摘要

本实验测定不同气速下干塔和湿塔的压降，得到了填料层压降—空塔气速关系曲线，确定塔的处理能力及找到最佳操作点。然后用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水，送入解析塔再用空气进行解吸，进而可计算出不同气液流量比下液相体积总传质系数K x a ，液相总传质单元高度H OL ,液相总传质单元数N OL 。

关键词：氧气 解吸 液相体积总传质系数 液相总传质单元高度 液相总传质单元数

二、实验目的

1、测量填料塔的流体力学性能；

2、测量填料塔的吸收-解吸传质性能；

3、比较不同填料的差异。

三、实验原理

1、填料塔流体力学性能

为保证填料塔的正常运行，通常需要控制操作气速处于液泛气速的0.5~0.8倍之间。如图1，在双对数坐标系下，气体自下而上通过干填料层时，塔压降ΔP 与空塔气速u 复合关系式ΔP=u 1.8~2.0。当有液体喷下，低气速操作时，ΔP ∝u 1.8~2.0，此时的ΔP 比无液体喷淋时要高。气速增加到d 点，气液两相的流动开始相互影响，ΔP ∝u 0.2以上，此时的操作点成为载液2点。气速再增加到e 点时，气液两相的交互影响恶性发展，导致塔内大量积液且严重返混，ΔP ∝u 10以上，此时的操作点称为液泛点，对应

的气速就是液泛气速。

本实验直接测量填料塔性能参数，确定其液泛气速，

还可用公式法、关联图法等确定。全塔压降直接读仪表，空塔气速u 由孔板流量计测定：

s P A V u /m 1.07854.025.110002(018.07854.061.02

5

.02⨯÷⨯∆⨯⨯⨯⨯==

）孔板。

2、填料塔传质性能——考察氧解吸过程的液相体积传质系数K x a 。

以氧气为溶质，解吸塔内空气、水的摩尔流率不变，水温恒定。根据低含量气体吸收解吸全塔传质速率方程可知：⎰

-⋅

=

⨯=21;x x e

x OL O x x dx a K L N H H 。

氧气在水中的平衡含量x e 与在空气中的分压p o2服从亨利定律：e o x E P ⋅=2，或E

p x o e 2=

。

E —亨利系数，kPa ；t —水温度，℃；P O2—吸收时取103kPa ，解吸时取20.9kPa 。解吸过

程的平衡线和操作线都是直线，传质单元数可用对数平均推动力法计算：

e e e e m x x e

OL w w w w x x x x x x

x x x dx N ,11,22,11,2212ln ln 2

1--≈--≈∆-=-=

⎰

；

2

1.07854.00555.0⨯⋅=

水V L ；

图1、塔压降—气速关系

H—填料高度，0.75m；L—水摩尔流率，kmol.m-2.h-1；V水—水流量，L/h；K x a—液相体积传质系数，kmol.m-3.h-1；w2—富氧水质量浓度，mg/L；w1—贫氧水质量浓度，mg/L;

w2，e、w1，e—富氧水、贫氧水平衡含氧量，查表或实验测定，mg/L。

根据以上各式，测量出水温度t、水流量V水、氧浓度w1、w2，即可算出填料塔传质系数K x a。

四、实验流程和设备

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

流量调节阀 11、水转子流量计 12、富氧水取样阀 13、风机 14、空

气缓冲罐 15、温度计 16、空气流量调节阀 17、空气转子流量计 18、

解吸塔 19、液位平衡罐 20、贫氧水取样阀 21、温度计 22、压差计 23、

流量计前表压计 24、防水倒灌阀

吸收塔：塔径32mm，填料高度0.5m，调料类型是φ6不锈钢θ环；

解吸塔：塔径0.1m填料高度0.75m，4种填料分别是陶瓷拉西环、不锈钢θ环、塑料星型环、不锈钢波纹丝网规整填料；

溶氧仪：0~50.00mg/L（质量浓度），还能测量样品温度，℃；

填料参数表：

五、实验操作

1、关闭阀门启动风机，从小到大改变气量，记录数据完成干填料实验；

2、启动水泵，增大水流量至液泛，即刻关空气阀门；

3、固定水流量，从小到大改变气量，每个点稳定后记录数据；

4、塔开始液泛时，记录最后一组数据，粗略确定泛点，完成湿填料实验；

5、调节气量到当前值的一半，稳定2min，塔釜取样测量we；

6、检查氧气罐压力约为0.05MPa，打开防水倒灌阀和流量调节阀通氧气；

7、载点附近完成解吸操作，每个点稳定3min，顶、釜同时取样（2次）测量氧浓度；

8、实验结束后，关闭防水倒灌阀门、总水阀、溶氧仪等。

注意事项：

1、每次取样品约400ml，转速一样，溶氧仪稳定后读数；

2、探头竖直放置，每次的位置最好一样，不能碰到转子；

3、排队测量富氧水浓度时，最好盖住上口，数值大于20mg/L；

4、测量后的废水倒入循环水罐。

六、实验数据表格及计算举例

表1.干填料实验数据表

干填料数据：水流量L=0L/h 填料高度h=0.75m 塔径

d=0.1m

序号

孔板压

降

ΔP/kPa

全塔压

降

ΔP/kPa

空气流量

V/m3.h-1

空塔气

速

u/m.s-1

单位填

料高压

降

kPa.m-1

1 0.76 0.03 3.0 0.69 0.040

2 1.27 0.18 13.1 0.89 0.240

3 1.82 0.48 23.8 1.07 0.640

4 2.42 0.8

5 32.0 1.23 1.133

5 3.14 1.24 37.9 1.40 1.653

6 3.33 1.33 41.0 1.44 1.773