碱液吸收二氧化硫实验(仿真)

一 实验目的：

本实验采用填料吸收塔，用5%NaOH或Na2CO3溶液吸收SO2。通过实验可初步了解用填料塔的吸收净化有害气体的实验研究方法，同时还有助于加深理解在填料塔内气液接触状况及吸收过程的基本原理。通过实验要达到以下目的：

 了解用吸收法净化废气中SO2的效果；

 改变气流速度，观察填料塔内气液接触状况和液泛现象；

 测定填料塔的吸收效率及压降；

 测定化学吸收体系（碱液吸收SO2）的体积吸收系数。

二 实验原理

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。 

在双对数坐标系中用压降对气速作图得到一条斜率为1.8-2的直线（图中aa线）而有喷淋量时，在低气速时（C点以前）压降也比例于气速的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-气速线向上弯曲，斜率变大，（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。

测定填料塔的压降和液泛速度，是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜制作范围，选择合适的气液负荷。

2、传质实验：

    填料塔与板式塔内气液两相的接触情况有着很大的不同。在板式塔中，两相接触在各块塔板上进行，因此接触是不连续的。但在填料塔中，两相接触是连续地在填料表面上进行，需计算的是完成一定吸收任务所需填料高度。填料层高度计算方法有传质系数法、传质单元法以及等板高度法。总体积传质系数KYa是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量。它是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。

    本实验是用NaOH或Na2CO3溶液吸收空气-二氧化硫混合气体中的二氧化硫。吸收方式为化学吸收。通过实验，得到以浓度差为推动力的体积吸收系数（Kya）： 

    Q---------通过填料塔的空气量[kmol/h]; 

    h---------填料层高度[m]; 

    A---------填料塔的截面积[m2]; 

    y1、y2-----进出填料塔气体中SO2的比摩尔分率； 

    Δym-------------对数平均推动力；

       其中

    pA1、pA2--进出塔气体中SO2的分压力[Pa];

    P--------吸收塔气体的平均压力[Pa];

因为吸收反应为极快不可逆反应，吸收液面上SO2的平衡浓度y*可看作为零。则对数平均推动力  （Δym）可表示为：

由上面公式可得到以分压差为推动力的体积吸收系数（KGa）的计算公式为：

 以上式中： 

    Q---------通过填料塔的空气量[kmol/h]; 

    h---------填料层高度[m]; 

    A---------填料塔的截面积[m2]; 

    y1、y2-----进出填料塔气体中SO2的比摩尔分率； 

    pA1、pA2-----进出塔气体中SO2的分压力[Pa];

    P----------吸收塔气体的平均压力[Pa];

3．实验设备

三、实验操作

1、请先登录

进入实验后，会出现“登录”对话框，如下图所示

请认真填写班级、姓名、学号三项内容，这三项内容将被记录到实验报告文件当中。

2、实验主界面

实验主界面如下图所示

实验结果分析装置如下图

1．启动风机，开始送风

    点击电源开关的绿色按钮接通电源，就可以启动风机，并开始工作。

2．打开空气流量调节阀，调节空气流量。由于气体流量于气体状态有关，所以每个气体流量计前都有压差计（测表压）和温度计，和流量计共同使用，转换成标准状态下的流量进行计算和比较。将空气流量调节阀的开度调节到100，稍许等待，进行下一步。

3．鼠标左键点击实验主画面左边菜单中的“数据处理”，可调出数据处理窗口，点击干塔数据页，按标准数据库操作方法在各项目栏中填入所读取的数据。

4．调节阀以改变空气流量，重复上述第2）——3）步，为了实验精度和回归曲线的需要至少应测量10组数据以上。

注意：因为在干塔状态下压降很低，所以测量范围应尽量不要在流量较低的范围内进行。

5．干塔压降测量完毕后，在进水之前，应减少空气流量，因为如果空气流量过大，会引起强烈的液泛，有可能损坏填料。

6．打开水流量调节阀，调节进水流量（建议35 l/h）。然后慢慢增大空气流量直到液泛，鼠标左键点击塔身可看到塔内的状况。液泛一段时间使填料表面充分润湿。然后减小空气流量到较小的水平。注意：本实验是在一定的喷淋量下测量塔的压降，所以水的流量应不变。在以后实验过程中不要改变水流量调节阀的开度。

7．逐渐加大空气流量调节阀的开度，增加空气流量，多读取几组塔的压降数据。同时注意塔内的气液接触状况，并注意填料层的压降变化幅度。液泛后填料层的压降在气速增加很小的情况下明显上升，此时再取1~2个点就可以了，不要使气速过分超过泛点。建议的实验条件：

    水流量：35 l/h       空气流量：20 m3/h      二氧化硫气流量：0.5 m3/h

    以上为建议实验条件，不一定非要采用，但总体上要注意气量和水量不要太大，氨气浓度不要过高，否则引起数据严重偏离.

8．打开二氧化硫瓶流量调节阀，使其在空气中的体积含量为0。1—0。5%之间。

通入二氧化硫后，在塔的底端进口和顶端出口同时进行采样。采样完毕后，鼠标左键点击实验主窗口右边的命令键“去分析装置”，进入分析装置画面。

然后按照数据处理的要求读取各项数值，按标准数据库操作方法在各项目栏中填入所读取的数据。点击滴定管放大读数。

在实验结果栏点击自动计算，计算出吸收数据的结果。

计算完成后，如下图所示在曲线页点击“开始绘制“即可根据数据自动绘制出曲线

实验结果：

结果坐标图。得到的结论：当气体通过干填料层流动时，压力降与空塔气速的关系为直线，斜率约为1.8，当有液体喷淋时，所得的关系则为一折线其中靠近上方的拐点为塔的泛点，泛点之下为塔的正常操作范围。

如下图：

9、实验报告的后期处理

窗口的最下面一排有四个按钮：

保存—把当前的实验数据保存到一个数据文件当中

加载—从一个数据文件当中读取实验数据

报表—根据实验数据生成可打印的实验报表

退出—关闭实验报告窗口

四、实验注意事项：

1、建议操作条件：

    碱液流量：80l/h

    空气流量：20m3/h

    SO2流量：0.5m3/h

以上为建议实验条件，不一定非要采用，但总体上要注意气量和水量不要太大，氨气浓度不要过高，否则，引起数据严重偏离。

2、实验完毕后，要先关掉SO2气瓶，待1--2分钟后再停止供液，最后停止鼓入空气。操作顺序不能变化。