吸收或解吸塔的计算
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二氧化碳汲取与解吸实验一、实验目的1.认识填料汲取塔的构造、性能和特色,练习并掌握填料塔操作方法;经过实验测定数据的办理解析,加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解,加深对填料塔传质性能理论的理解。
2.掌握填料汲取塔传质能力和传质效率的测定方法,练习实验数据的办理解析。
二、实验内容1.测定填料层压强降与操作气速的关系,确立在必定液体喷淋量下的液泛气速。
2.固定液相流量和入塔混淆气二氧化碳的浓度,在液泛速度下,取两个相差较大的气相流量,分别丈量塔的传质能力(传质单元数和回收率)和传质效率(传质单元高度和体积汲取总系数)。
3.进行纯水汲取二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳的操作练习,同时测定填料塔液侧传质膜系数和总传质系数。
三、实验原理:气体经过填料层的压强降:压强降是塔设计中的重要参数,气体经过填料层压强降的大小决定了塔的动力耗费。
压强降与气、液流量均相关,不同样样液体喷淋量下填料层的压强降 P 与气速u的关系如图一所示:L 3> L 2> L 1aPk,P32L 0 = 01u , m/s图一填料层的P ~u关系当液体喷淋量 L00 时,干填料的P ~u的关系是直线,如图中的直线0。
当有必定的喷淋量时,P ~u的关系变为折线,并存在两个转折点,下转折点称为“载点”,上转折点称为“泛点”。
这两个转折点将P ~u关系分为三个区段:既恒持液量区、载液区及液泛区。
传质性能:汲取系数是决定汲取过程速率高低的重要参数,实验测定可获得汲取系数。
关于同样的物系及必定的设施(填料种类与尺寸),汲取系数跟着操作条件及气液接触状况的不同样样而变化。
1.二氧化碳汲取 - 解吸实验依据双膜模型的基本假定,气侧和液侧的汲取质 A 的传质速率方程可分别表达为气膜G A k g A( p A p Ai ) ( 1)液膜G A k l A(C Ai C A ) (2)式中: G A—A组分的传质速率, kmoI s 1;2A —两相接触面积, m;P A—气侧A组分的均匀分压,Pa;P Ai—相界面上A组分的均匀分压,Pa;C A—液侧A组分的均匀浓度, kmol m 3C Ai—相界面上A组分的浓度kmol m 3k g—以分压表达推进力的气侧传质膜系数,kmol m 2s 1Pa 1;k l—以物质的量浓度表达推进力的液侧传质膜系数,m s 1。
吸收与解吸实验一、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、掌握总传质系数K x a的测定方法并分析影响因素。
4、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:本装置先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后(并流操作),送入解吸塔顶再用空气进行解吸,实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a,并进行关联,得到K x a=AL a·V b的关联式,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。
本实验引入了计算机在线数据采集技术,加快了数据记录与处理的速度。
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。
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线)。
当有喷淋量时,在低气速下(c点以前)压降也正比于气速的 1.8~2次幂,但大于同一气速下干填料的压降(图中bc段)。
随气速的增加,出现载点(图图1 填料层压降–空1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:填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。
在填料塔中,两相传质主要是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填料高度,其计算方法有:传质系数法、传质单元法和等板高度法。
本实验是对富氧水进行解吸。
由于富氧水浓度很小,可认为气液两相的平衡关系服从亨利定律,即平衡线为直线,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式为:m p x A x V a K G ∆∙∙=m p A x x V G a K ∆∙=其中 22112211ln )()(e e e e m x x x x x x x x x -----=∆()21x x L G A -= Ω∙=Z V p相关的填料层高度的基本计算式为:OL OL x x e x N H xx 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 ∆-=-=⎰2112 , Ω∙=a K L H x OL式中:G A —单位时间内氧的解吸量[Kmol/h] K x a —总体积传质系数[Kmol/m 3•h •Δx]V P —填料层体积[m 3]Δx m —液相对数平均浓度差x 1 —液相进塔时的摩尔分率(塔顶)x e1 —与出塔气相y 1平衡的液相摩尔分率(塔顶) x 2 —液相出塔的摩尔分率(塔底)x e2 —与进塔气相y2平衡的液相摩尔分率(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—以液相为推动力的传质单元高度N OL—以液相为推动力的传质单元数由于氧气为难溶气体,在水中的溶解度很小,因此传质阻力几乎全部集中于液膜中,即K x=k x, 由于属液膜控制过程,所以要提高总传质系数K x a,应增大液相的湍动程度。