吸收实验装置说明书
一、实验设备的特点
本实验装置可用于实验教学和科研。
通过该实验装置，可以了解填料吸收塔的结构，掌握其操作方法；学习填料塔流体力学性能的测量方法；学习并掌握吸收塔传质性能的测量方法；加深对填料吸收塔的一些基本概念及理论的理解。
⒈使用方便，安全可靠，直观；
⒉数据稳定，实验准确；
⒊本装置体积小，重量轻，移动方便。
二、设备主要技术数据及其附件
⒈设备参数：
⑴风机：XGB-12型，550W；
⑵填料塔：玻璃管内径D＝0.035m，内装φ4×10mm瓷拉西环，填料层高度Z＝0.60m；
⑶填料塔：玻璃管内径D＝0.035m，内装φ4×10mm瓷拉西环，填料层高度Z＝0.60m；
⑷二氧化碳钢瓶1个、减压阀1个（用户自备）。
⒉流量测量：
⑴CO2转子流量计：型号：LZB-6；流量范围：0.06～0.6m3／h；精度： 2.5％
⑵空气转子流量计：型号：LZB-10；流量范围：0.25～2.5m3／h；精度： 2.5％
⑶水转子流量计：型号：LZB-10；流量范围：16～160 L／h；精度： 2.5％
⑷解吸收塔水转子流量计：型号：LZB-6 流量范围：6～60 L／h 精度： 2.5％
⒊浓度测量：吸收塔塔底液体浓度分析：定量化学分析仪一套
⒋温度测量：Cu50铜电阻，液温度。
三、实验装置的基本情况
图1 二氧化碳吸收解吸实验装置流程
1-减压阀；2-CO2钢瓶；3-CO2流量计；4-解吸塔水流量计；5-解吸塔水泵；6-吸收塔；7，8-取样阀；
9-吸收塔底出分液阀；10-吸收塔底回液阀；11-放液阀；12、13-空气进气阀；14、15-U型管；
16-解吸塔；17-吸收塔水流量计；18-空气流量计；19-空气旁通阀；20-吸收塔水泵；21-风机
吸收质（纯二氧化碳气体）由钢瓶经二次减压阀和转子流量计3，进入吸收塔塔底，气体由下向上经过填料层与液相水逆流接触，到塔顶经放空；吸收剂（纯水）经转子流量计17进入塔顶，再喷洒而下；吸收后溶液由塔底流入塔底液料罐中由解吸泵5经流量计4进入解吸塔，空气由18流量计控制流量进入解吸塔塔底由下向上经过填料层与液相逆流接触，对吸收液进行解吸，然后自塔顶放空，U形液柱压差计用以测量填料层的压强降。
四、实验方法及步骤
⒈测量吸收塔干填料层（△P／Z）～u关系曲线（只做吸收塔）：
先全开阀门10和19及进入吸收塔的空气进气阀12，关闭解吸塔的空气进气阀13和阀门9，启动风机，（先全开阀19和空气流量计阀,再利用阀19调节进塔的空气流量。
空气流量按从小到大的顺序）读取填料层压降△P（U形液柱压差计9），然后在对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标，以单位高度的压降△P／Z为纵坐标，标绘干填料层(△P／Z)～u关系曲线。
⒉测量吸收塔在某喷淋量下填料层(△P／Z)～u关系曲线：
将水流量固定在20L／h（水的流量因设备而定），然后用上面相同方法调节空气流量，并读取填料层压降△P、转子流量计读数和流量计处空气温度，并注意观察塔内的操作现象，一旦看到液泛现象时，记下对应的空气转子流量计读数。
在对数坐标纸上标出液体喷淋量为20L／h时的（△P／z）～u•关系曲线（见图2A），从图上确定液泛气速，并与观察的液泛气速相比较。
⒊二氧化碳吸收传质系数的测定：
吸收塔与解吸塔（水流量为40L/h）
（1）打开阀门3、9、13、19，关闭阀门4、10、12、17。
（2）启动吸收液泵20将水经水流量计17计量后打入吸收塔中，然后打开二氧化碳钢瓶顶上的针阀，向吸收塔通入二氧化碳，流量由流量计读出在0.1m3/h左右。
（3）启动解吸泵5，将吸收液经解吸流量计4计量后打入解吸塔中，同时启动风机，利用阀门19 调节空气流量（0.25 m3／h）对解吸塔中的吸收液进行解吸。
（4）操作达到稳定状态之后，测量塔底的水温，同时取样，测定两塔塔顶、塔底溶液中二氧化碳的含量。
（实验时要注意吸收塔水流量计和解吸塔水流量计要一致，并注意吸收塔下的储料罐中的液位，对各流量计及时调节以达到实验时的操作条件不变）
⑶二氧化碳含量的测定
用移液管吸取0.1M 的Ba （OH ）2溶液10mL ，放入三角瓶中，并从塔底附设的取样口处接收塔底溶液10 mL ，用胶塞塞好，并振荡。
溶液中加入2～3滴酚酞指示剂，最后用0.1M 的盐酸滴定到粉红色消失的瞬间为终点。
按下式计算得出溶液中二氧化碳的浓度：
溶液
－V V C V C C HCl
HCl
OH Ba OH
Ba CO
222)()(22
=
1-⋅L mol
五、使用实验设备应注意的事项：
⒈ 开启CO2总阀前，要先关闭减压阀，开启开度不宜过大。
⒉ 实验时要注意吸收塔水流量计和解吸塔水流量计要一致，并注意吸收塔下的储料罐中的液位。
⒊ 作分析时动作迅速，以免二氧化碳溢出。
六、附录
⒈ 实验数据的计算及结果
⑴ 填料塔流体力学性能测定（以填料塔干填料时第4组数据为例） 转子流量计读数：0.5m 3/h ；填料层压降U 管读数：5.0 mmH 2O
空塔气速14.0035
.0)4/36005
.02
4/36002
=⨯⨯⋅⨯=
ππ（＝
）（D
V
u （m/s ）
单位填料层压降6.765.0/5=∆＝Z
P
（mmH 2O/m ）
在对数坐标纸上以空塔气速u 为横坐标，Z
P ∆为纵坐标作图，标绘Z
P
∆～u 关系曲线，见图2。
⑵ 传质实验（以一套设备吸收塔的传质实验为例）
(a).吸收液消耗盐酸体积V 1=5.7 ml ，则吸收液浓度为：
溶液
V V C V C C HC HC OH Ba OH
Ba A 22l
l 2
)()(12-=
=
10
26
.150695.0100695.02⨯⨯⨯⨯－=0.01529
kmol/m
因纯水中含有少量的二氧化碳，所以纯水滴定消耗盐酸体积V=19.4ml ，则塔顶水中CO 2浓度为：
溶液
V V C V C C HCl
HCl OH Ba OH
Ba A 222
)()(22-=
=
10
24
.190695.0100695.02⨯⨯-⨯⨯=0.00209 mol/L
塔底液温度t =25.6℃
由化工原理下册吸收这一章可查得CO 2亨利系数 E=1.637252×105
kPa 则CO 2的溶解度常数为
E
M
H w
w
1⨯
=ρ=
8
10
637252.11
18
1000⨯⨯
= 3.39×10-7 13--⋅⋅Pa m kmol
塔顶和塔底的平衡浓度为
*
2
*
1P ⋅=H C C A A ＝=3.39×10-7
×101325=0.034382 mol/L
液相平均推动力为
1
*12
*22
11*12*21*
12*
21
221m ln
ln )()ln A A A A A A A A A A A A A A A A A A A C C C C C C C C C C C C C C C C C C C ---=
-----∆∆∆∆∆（＝－＝
=01529
.0034382.000209.0034382.0ln
00209.001529.0－－-= 0.0251 kmol/m 3
因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律，而且气膜阻力可以不计，在此情况下，整个传质过程阻力都集中于液膜，即属液膜控制过程，则液侧体积传质膜系数等于液相体积传质总系数，即
Am
A A sL L l C C C hS
V a K a k ∆-⋅=
=2
1=
0251
.0)
00209.001529.0(4
/)035.0(14.356.03600
/10
302
3
-⨯
⨯⨯⨯-=0.0073 m/s
⒉ 实验结果列表
1.0
10.0
100.0
1000.0
0.010.10 1.0010.00
空塔气速u （m/s ）△P /Z （m m H 2O /m ）
附录
表五 二氧化碳在水中的亨利系数 E ×10-5，kPa。