填料塔处理废气实验报告 谢太平

7、其他一些设备：U 型压力计（河北红星），电子天平，药匙，插线板，卷尺，细绳等。 四、实验装置工艺流程图
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图 4.1 填料塔实验装置图 五、实验操作步骤 1、量取储液箱的长、宽与所加水量的高（73cm× 43cm× 29cm） ，按照 0.2mol/L NaOH 溶液的浓度称取氢氧 化钠固体（758.59g)，加入水槽中并搅拌均匀。 2、插上电气控制箱的总电源插头，开启总电源，开启循环泵，调节吸收液至 750L/h。 3、打开质量流量计的电源，将阀开关打到“关闭”位，将设定值调到“0”，再开启 CO2 气体钢瓶总阀，调节 减压阀的输出压力为 0.1MPa，调节流量计至实验所需的 CO2 进气流量（17.0SLM） 。调节变频器，设置频 率为 50Hz，按下面板上的 setup，开启。 4、待稳定后，将橡皮管一头分别连接近期采样口和每层填料的出口处，另一头连接干燥瓶和电磁泵，最 后连接收集器，依次用二氧化碳测定仪测定二氧化碳含量，记录数据。用 U 形压差计测量每个出口压力， 记录数据。 5、第一次实验时将吸收液流量改为 600 、500、250L/h，重复步骤 4，记录数据；第二次实验时将频率改 成 40Hz、30Hz，重复上述实验步骤，记录数据。 6、关闭 CO2 钢瓶主阀；待减压阀示数慢慢降至零以后将其松开；调节质量流量计，使其 0 对 0，关闭质 量流量计。关闭变频控制器，关闭吸收液流量阀，关闭循环泵，排出碱液。 六、实验数据记录与处理 1、塔的相关数据 塔周长：78.5cm，1-2 出口间距：30.5cm，第一层填料高度：19cm，2-3 出口间距：30.5cm，第二层
（2）按照上面的处理方法可以得到下面的表格 表 6.7 50Hz 实验条件下吸收效率表 吸收液流量/L/h 750 600 500 250 液气比 2.86 2.29 1.91 0.95 效率 单板效率 累积效率 单板效率 累积效率 单板效率 累积效率 单板效率 累积效率 出口 1 26.26% 26.26% 20.31% 20.31% 14.55% 14.55% 5.38% 5.38% 出口 2 18.51% 39.91% 17.95% 34.61% 17.44% 29.45% 9.71% 14.57% 出口 3 14.66% 48.72% 14.89% 44.34% 15.07% 40.08% 5.47% 19.25% 出口 4 7.25% 52.45% 2.10% 45.51% 7.58% 44.62% 4.07% 22.54%
表 6.2 风机运行频率为 40Hz 时实验数据 风机风量：280m3/h 吸收液流量/L/h 700 600 500 250 出口 1 浓度/ppm 3049 3351 3420 3380 出口 2 浓度/ppm 2670 2915 3164 3206 出口 3 浓度/ppm 2320 2733 2949 3062 进气浓度：3658ppm 出口 4 浓度/ppm 2179 2641 2798 3000
5、日生 ACO-006 电磁式空气泵参数性能 表 3.3 电磁式空气泵技术参数 电压 电流 排气压力 出气咀外径 220V 0.39A 0.030MPa 10mm 频率 功率 排气量 重量 50Hz 80W 0.088m3/min 3.0kg/pc
6、D08-2F 型质量流量计参数性能 表 3.4 D08-2F 型质量流量计技术参数 工作环境温度 重量 耐压 线性 5℃-45℃ 0.95kg 3MPa ± （0.5-1）%F.S. 响应时间 重复精度 准确度 电源 1-2sec ± 0.2%F.S. ± 1%F.S. ± 15V
实验报告
谢太平 乙组 环境工程 3120104219 课程名称： 大气污染控制工程实验 指导老师： 实验名称： 填料吸收塔处理废气实验 实验类型： 翁棣 探究型 成绩：________ ________ 同组学生姓名：________ __
一、实验目的和要求 1、了解填料吸收塔的结构及组成。 2、了解以填料吸收塔为代表的工业废气吸收净化法的传质原理，掌握其基本操作。 二、实验内容和原理 填料吸收塔实验装置，主要用于吸收法净化气态污染物，主要用于一些低浓度的组分，且气体流量较 大的废气处理。它是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度不同，或者其中一种或多种组分与吸 收剂中活性组分发生化学反应，达到将有害物从废气中分离出来、净化气体的目的的一种方法。 从吸收过程的本质来看，吸收净化法即将气态污染物转移到液相 (吸收剂) ，以溶解了的水合物或某 种新化合物存在于液相。吸收过程可分为物理吸收和化学吸收两种。物理吸收的主要分离原理是气态污染 物在吸收剂中的不同溶解能力， 而化学吸收的主要分离原理是气态污染物与吸收剂中活性组分的选择性反 应能力。废气吸收净化的特点是往往气态污染物含量低、废气量大、净化要求高。反应机理包括：气体在 液相中的溶解及平衡 (亨利定律) ，气液传质 (双膜理论、菲克定理、气膜控制与液膜控制) 等。 塔填料的作用是为气、液两相提供充分的接触面，并为提高其湍流程度（主要对气相）创造条件，以 利于传质。填料层的润湿表面是气、液接触的传质表面。填料能使气、液接触面增大，传质系数提高，同 时通量大、阻力小，所以要求填料层孔隙率高，比表面积大，表面润湿性能好，并且在结构上还要有利于 两相密切接触，促进湍流。实验中用 U 形管压差计测出其静压差即可求出压降。 三、主要仪器设备 1、填料塔：填料采用塑料鲍尔环（H=1.6cm，d=1.6cm），填料层数为 3 层，从下到上高度依次为 19cm、 17cm、18cm。 2、testo 535 CO2 测量仪 表 3.1 testo 535 CO2 测量仪技术参数 存储温度 操作温度 重量 品牌/商标 -20.0-70.0℃ 0.0-99.0%RH 300.0g TESTO/德图 操作温度 电池类型 规格（L× W× H） 测量精度 0.0-50.0℃ 9V 块状电池 57.0× 190.0× 42.0mm 1ppmCO2
表 6.3 风机运行频率为 30Hz 时实验数据 风机风量：204m3/h 吸收液流量/L/h 700 600 500 250 出口 1 浓度/ppm 3819 4003 4010 4412 出口 2 浓度/ppm 3410 3515 3628 4272 出口 3 浓度/ppm 3195 3252 3338 3967 进气浓度：4234ppm 出口 4 浓度/ppm 2812 3121 3257 3950
表 6.6 风机运行频率为 30Hz 时压降实验数据 吸收液量 700 L/h 600 L/h 500 L/h 250 L/h 5、数据处理 （1）单板效率和液气比的计算（将每层填料视为一块塔板） *现在以 50Hz、750L/h 下的实验情况进行计算： 单板去除率 = 气相实际减浓 100% ∆ P(1-2) 70Pa 50 Pa 70 Pa 70 Pa ∆ P(2-3) 80 Pa 70 Pa 40 Pa 20 Pa ∆ P(3-4) 0 Pa 30 Pa 10 Pa 10 Pa ∆ P(1-大) 300 Pa 310 Pa 290 Pa 300 Pa ∆ P（2-大） ∆ P（3-大） ∆ P（4-大） 370 Pa 360 Pa 360 Pa 370 Pa 450 Pa 430 Pa 400 Pa 390 Pa 450 Pa 460 Pa 410 Pa 400 Pa
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填料高度：17cm，3-4 出口间距：30.5cm，第三层填料高度：18cm，4-除雾器：25.5cm，4-喷头：14cm。
*注：从塔底到塔顶将出口依次命名为出口 1、出口 2、出口 3、出口 4，下同。
2、填料相关数据 填料采用塑料鲍尔环，高 1.6cm，直径 1.6cm。 3、吸收液为氢氧化钠溶液，浓度为 0.2mol/L。 4、风机运行频率为 50Hz 时实验数据 表 6.1 风机运行频率为 50Hz 时实验数据 风机风量：350m3/h 吸收液流量/L/h 750 600 500 250 出口 1 浓度/ppm 2712 2931 3143 3480 出口 2 浓度/ppm 2210 2405 2595 3142 出口 3 浓度/ppm 1886 2047 2204 2970 进气浓度：3678ppm 出口 4 浓度/ppm 1749 2004 2037 2849
表 6.4 风机运行频率为 50Hz 时压降实验数据 吸收液量 750L/h 600 L/h 500 L/h 250 L/h ∆ P(1-2) 170Pa 155 Pa 160 Pa 110 Pa ∆ P(2-3) 160Pa 140 Pa 130 Pa 160 Pa ∆ P(3-4) -5Pa 0 Pa 0Pa -5 Pa ∆ P(1-大) 880Pa 870 Pa 860 Pa 840 Pa ∆ P（2-大） ∆ P（3-大） ∆ P（4-大） 1050 Pa 1025 Pa 1020 Pa 950 Pa 1210 Pa 1165 Pa 1150 Pa 1110 Pa 1205 Pa 1165 Pa 1150 Pa 1105 Pa
*注：∆ P(1-2)表示出口 1-2 之间压降值，∆ P(1-大)表示出口 1 与大气压之间压降值，以此类推，下同。
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表 6.5 风机运行频率为 40Hz 时压降实验数据 吸收液量 700 L/h 600 L/h 500 L/h 250 L/h ∆ P(1-2) 110 Pa 95 Pa 120 Pa 60 Pa ∆ P(2-3) 90 Pa 90 Pa 100 Pa 90 Pa ∆ P(3-4) 5 Pa 0 Pa 0 Pa 30 Pa ∆ P(1-大) 550 Pa 565 Pa 530 Pa 580 Pa ∆ P（2-大） ∆ P（3-大） ∆ P（4-大） 660 Pa 660 Pa 650 Pa 640 Pa 750 Pa 750 Pa 750 Pa 730 Pa 755 Pa 750 Pa 750 Pa 760 Pa
3、耐腐蚀塑料离心泵（型号 FS32X25-11）参数性能
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表 3.2 耐腐蚀塑料离心泵参数性能 流量 进出口径 功率 频率 4m3/h 32/25mm 0.75kW 50Hz 扬程 转速 电压 电流 11m 2900r/min 220v 5A
4、高压离心式通风机（型号：沪通 9-19No3.55A）参数性能 表 3.2 高压离心式通风机技术参数 流量 功率 频率 860-1160 m3/h 2.2kW 50Hz 全压 转速 电压 2554-2310Pa 2900r/min 380V
气相理论减浓
假设 P 为大气压，吸收液温度为 20℃，根据有关手册和经验数据，lgE=11.468-1922/T，所以计算得 E=80.96kPa，因此： m E 80.96 0.8
P
101.3
由于 CO2 是通过化学反应被吸收的，所以液相中 CO2 的浓度为 x=0，因此，与液相平衡的气相摩尔分 数 y*=mx=0。因此从理论上说，含有二氧化碳的空气流通过 NaOH 吸收液后能够被完全吸收。 气体通过 每一块塔板后。其理论减浓即为塔板通过塔板前的气相浓度。因此第 1 块塔板的单板去除率为：
750L / h 103 m 3 / L 1000kg / m 3 1326.96kmol / (m 2 h ) 2 18kg / kmol 0.0314m
本实验为低浓气体吸收，空气流量可近似认为通过塔任一截面的气体流率 G。空气风量为 350m3/h，
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EN
3678 2712 100% 26.26% 3678
由塔外周长：78.5cm 得塔径为 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.25m，考虑到塔壁厚，取塔径为 D=0.2m。 塔截面积
0.22
4
0.0314m 2
以吸收液流量为 750L/h 时为例对吸收液（NaOH 溶液）摩尔流量进行计算：
L
温度为 20℃，故惰性气体量为：
101.3kPa 350m 3 / h 463.52kmol / (m 2 / h ) 1 1 2 8.314kJ kmol K (273 20)K 0.0314m
液气比为：
L 1326.96kmol / (m 2 h ) =2.86 G 463.52kmol / (m 2 / h )