6 填料塔吸收传质系数的测定6.1实验目的1. 了解填料塔吸收装置的基本结构及流程；2. 掌握总体积传质系数的测定方法；3. 了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响4. 了解气相色谱仪和六通阀检测CO2浓度和测量方法6.2 实验原理气体吸收是典型的传质过程之一由于co2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验 选择co2作为溶质组分是最为适宜的本实验采用水吸收空气中的co2组分一般将配置的 原料气中的CO2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理又CO2在水中 的溶解度很小,2所以此体系CO2气体的吸收过程属于液膜控制过程因此，本实验主要测定 Kxa 和 HOL1) 计算公式填料层高度 Z 为LKxadxJ xi = Hx2 x * 一 x OL-NOL(6 — 1)式中：L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m2・s)；K △X为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m3・s)；xaHol 传质单元高度，m；nol 传质单元数，无因次令：吸收因数A=L/mG (6 — 2)Nol =宀ln[(l - A)y 一呛2 + A]1 -A yi 一mxi (6 — 3)2) 测定方法(1) 空气流量和水流量的测定 本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件(温度和压力)和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。
2) 测定塔顶和塔底气相组成yi和y2；(3) 平衡关系本实验的平衡关系可写成y = mx (6 — 4)式中：m 相平衡常数，m二E/P；E 亨利系数，E=f(t)，Pa，根据液相温度测定值由附录查得；p 总压，Pa，取压力表指示值对清水而言，x2=0,由全塔物料衡算G(yi - 2)= L("1 一 X2)可得 x 6．3实验装置与流程1〕装置流程本实验装置流程如图6－1 所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷淋在 填料顶层由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合 稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的 交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个 实验过程可看成是等温吸收过程图 6 —1 吸收装置流程图2〕主要设备(1)吸收塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网板波纹规整填料，填料层总 高度2000mm.塔顶有液体初始分布器，塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板式填料支承 装置填料塔底部有液封装置，以避免气体泄漏 2)填料规格和特性：金属丝网板波纹填料：型号JWB—700Y，填料尺寸为100 X 50mm，比表面积700m2/m3。
3 )转子流量计；介质条件最大流量最小刻度标定介质标定条件空气6m3/h0.1 m3/h空气20 °C 1.0133 X 105PaCO2160 L/h10 L/h空气20 °C 1.0133 X 105Pa水1000L/h20 L/h水20 C 1.0133 X 105Pa(4) 层叠风机：气量0〜90m3/h，风压50kPa；( 5)二氧化碳钢瓶；(6) 气相色谱仪(型号： SP6801)；(7) 色谱工作站：浙大 NE20006．4实验步骤与注意事项1 )实验步骤 (1)熟悉实验流程及弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意事项； ( 2)打开仪表电源开关及风机电源开关；(3) 开启进水总阀，使水的流量达到400L/h左右让水进入填料塔润湿填料4) 塔底液封控制：仔细调节阀门0的开度，使塔底液位缓慢地在一段区间内变化，以 免塔底液封过高溢满或过低而泄气5) 打开 CO2 钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀(注意减压阀的开关方向与普通阀门 的开关方向相反，顺时针为开，逆时针为关)，使其压力稳定在O.IMpa左右；(6) 仔细调节空气流量阀至2m3/h，并调节CO2调节转子流量计的流量，使其稳定在 100L/h〜160 L/h；(7) 仔细调节尾气放空阀的开度，直至塔中压力稳定在实验值；(8) 待塔操作稳定后，读取各流量计的读数及通过温度数显表、压力表读取各温度、压 力，通过六通阀进样，利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气相组成；(9) 改变水流量值，重复步骤(6)(7)(8)。
10) 实验完毕，关闭co2钢瓶总阀，再关闭风机电源开关、关闭仪表电源开关，清理实 验仪器和实验场地2)注意事项(1) 固定好操作点后，应随时注意调整以保持各量不变2) 在填料塔操作条件改变后，需要有较长的稳定时间，一定要等到稳定以后方能读取 有关数据6．5 实验报告1) 将原始数据列表2) 列出实验结果与计算示例6．6 思考题1) 本实验中，为什么塔底要有液封？液封高度如何计算？2) 测定 Kxa 有什么工程意义？3) 为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？4) 当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？6．7实验数据记录及数据处理结果示例实验装置：1#； 操作压力115. 0kPaV］气量m3/hV2水量L/h塔底wt %塔顶wt %T］气温t2液温2.08003.70782.26527.55.3计算结果塔底液相组成：0.002504mol %；塔顶液相组成：0.0 mol %； 液相总传质单元数： 4.3；液相总传质系数： 3322.7 Kmol/(m3/h) 测量条件：色谱型号： SP6800A 柱类型：填充柱柱规格： GDX-103 载气类型：氢气载气流量： 50ml/min进样量： 1ml检测器温度：78°C进样器温度：80C柱温： 40C原料气：峰号2尾气:峰名 空气 二氧化碳保留时间0.4070.6650.05 0.1 0.150.2峰号 峰名1 空气时间（min）峰高137583.5943877.4120.25 0.3 0.35保留时间0.3232 二氧化碳 0.590峰面积含量349031.46913440.75396.28463.70780.4 0 时间（min）峰高142736.0942326.4730.60.65 0.7 0.75 0.8峰面积355399.4068236.9450.850.9含量97.73482.2652。