氧解吸

化工原理实验报告

报告题目：氧解吸实验 实验日期：2019年4月24日 报 告 人：安澍 同 组 人：杨韬 刘袁宇轩

实验摘要：

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K x a =G A /(V P ∆x m )；()

11221122

ln

e e m e e x x x x x x x x x ---∆=--

21()A G L x x =-求出H OL =L

K

x aΩ

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 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。

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）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。

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

G A =K x a V p △x m 即K x a = G A /（

V p △x m ） 其中])

()(ln[)

()x -x (112211e22m

e e e x x x x x x ----=

∆X

G A =L （x 2-x 1） V p=ZΩ 相关填料层高度的基本计算式为 OL OL x x e x N H x

x dx

a K L Z •=-Ω•=

⎰12 即 OL OL N Z H /= 其中 m x x e OL x x x x x dx N ∆-=-=⎰

211

2

，H OL =Ω

a K L X

式中 G A ——单位时间内氧的解吸量，kmol/ h K x a ——液相体积总传质系数，kmol/(m 3•h) V p ——填料层体积，m 3

Δx m——液相对数平均浓度差

u

a

△p

a’

b c

d

填料层压降—空塔气速示意

x 1 y 1

y 2

x 2 图1.填料层压降-空塔气速关系

图2.富氧水解析实验

x

2

——液相进塔时的摩尔分数（塔顶）

x e2——与出塔气相y

1

平衡的摩尔分数（塔顶）

x

1

——液相出塔的摩尔分数（塔底）

x e1——与进塔气相y

1

平衡的摩尔分数（塔底）

Z——填料层高度，m

Ω——塔截面积，m2

L——解吸液流量，kmol/ h

H OL——以液相为推动力的总传质单元高度，m

N OL——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K x=k x，由于属液膜控制过程，所以要提高液相体积总传质系数K x a，应增大液相的湍动程度即增大喷淋量。

实验装置与流程图

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0.75m(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：

表1. 填料数据

陶瓷拉西环金属θ环属波纹丝网填料星形填料(塑料)

(12×12×1.3)mm a t=403m2/m3ε= 0.764m3/ m3(10×10×0.1)mm

a t=540m2/m3

ε= 0.97m3/ m3

CY型

a t=700m2/m3

ε= 0.85m3/ m3

（15×8.5×0.3)mm

a t=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，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。