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1、化工原理实验气体吸收实验气体吸收实验1 实验目的（1） 观察气、液在填料塔内的操作状态，掌握吸收操作方法。（2） 测定在不同喷淋量下，气体通过填料层的压降与气速的关系曲线。（3） 测定在填料塔内用水吸收CO2的液相体积传质系数。（4） 对不同填料的填料塔进行性能测试比较。2 实验原理 （1）气体吸收是运用混合气体中的各组分在同一溶剂中的溶解度差异，通过气、液充分接触，溶解度较大的气体组分较多地进入液相而与其他组分分离的操作。 气体混合物以一定气速通过填料塔内的填料层时与吸收剂（液相）接触，进行物质传递。气、液两相在吸收塔内除了物质传递外，其流动相互影响，还具有自己的流体力学特性。 填料塔的流体
2、力学特性是以气体通过填料层所产生的压降来表示的。该压降在填料因子、填料层高度、液体喷淋密度一定的情况下随气体速度的变化而变化。 气体通过干填料层时，在一定喷淋量下，通过改变气体流量而测定填料层压降，即可确定填料塔的流体力学特性。 （2）传质系数是反映填料塔传质性能的主要参数之一。影响传质系数的因素很多，对不同系统和不同吸收设备，传质系数各不相同，所以不可能有一个通用计算式计算传质系数，工程上往往用实验测定传质系数，作为放大设计吸收设备的依据。本实验采用水吸收CO2空气混合气中的CO2，常压下CO2在水中的溶解度比较小，用水吸收CO2的操作是液膜控制的吸收过程，所以在低浓度吸收时填料层高度的计算
3、式为即当气液平衡关系符合亨利定律时，上式可整理为式中:吸收剂用量（kmol/h）； 填料塔截面积（m2）；塔底、塔顶液相浓度差的对数平均值；液相体积传质系数（kmol/（m3h）；填料层高度（m）；，塔底、塔顶液相中CO2比摩尔分率；与塔底气相浓度平衡时塔底液相中CO2比摩尔分率；与塔顶气相浓度平衡时塔顶液相中CO2比摩尔分率。对水吸收CO2空气混合气中CO2的体系，平衡关系服从亨利定律，平衡时气相浓度与液相浓度的相平衡关系式近似为其中式中:塔内任一截面气相中CO2浓度（比摩尔分率表示）； 塔内任一截面气相中CO2浓度（摩尔分率表示）； 与气相浓度平衡时的液相CO2浓度（比摩尔分率表示）； 相
4、平衡系数； 亨利系数（MPa）； 混合气体总压，近似为大气压（MPa）。通过测定物性参数水温和大气压，确定亨利常数，只要同时测取CO2一空气混合气进、出填料吸收塔的CO2含量（摩尔分率，即可获得与气相浓度平衡时液相CO2的浓度。因吸收剂是清水，从塔顶喷淋到填料层上，所以塔顶液相中CO2浓度，塔底液相中的CO2浓度可由吸收塔物料衡算式求取:因，所以式中:惰性空气流量（kmol/h）； 塔底、塔顶气相中CO2比摩尔分率。本实验通过气相色谱仪或CO2分析仪测定塔底、塔顶气相中CO2摩尔分率，用转子流量计测量CO2空气混合气体用量，用涡轮流量计测取吸收剂水用量，由此即可测定液相体积传质系数。3 实验装置及仪表设备3.1主要设备和仪表填料塔:塔内径100mm、填料层高度1m。填料类型:金属丝网环、不锈钢规整填料、鲍尔环和拉西环。仪表仪器:气体转子流量计、液体涡轮流量计（LWGY25）、孔板流量计、巡检（FB）、氢气发生器、气相色谱仪（SC-200）、差压变送器（CS208-51C-2SC）、CO2钢瓶。3.2实验装置示意图 图3-1吸收实验流程1空气调节阀；2-孔板流量计；3-闸阀；4，12，13-空气切换阀；5-CO2流量计；6一混合气体流量计；7-涡轮流量计；8，10-水流量调节阀；9拉西环填料塔；11-环填料塔；14塔底液位调节阀4
