填料塔处理废气实验报告-谢太平

第1页，共13页实验报告谢太平乙组环境工程3120104219课程名称：大气污染控制工程实验指导老师：翁棣成绩：________________实验名称：填料吸收塔处理废气实验实验类型：探究型同组学生姓名：__________一、实验目的和要求1、了解填料吸收塔的结构及组成。2、了解以填料吸收塔为代表的工业废气吸收净化法的传质原理，掌握其基本操作。二、实验内容和原理填料吸收塔实验装置，主要用于吸收法净化气态污染物，主要用于一些低浓度的组分，且气体流量较大的废气处理。它是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度不同，或者其中一种或多种组分与吸收剂中活性组分发生化学反应，达到将有害物从废气中分离出来、净化气体的目的的一种方法。从吸收过程的本质来看，吸收净化法即将气态污染物转移到液相(吸收剂)，以溶解了的水合物或某种新化合物存在于液相。吸收过程可分为物理吸收和化学吸收两种。物理吸收的主要分离原理是气态污染物在吸收剂中的不同溶解能力，而化学吸收的主要分离原理是气态污染物与吸收剂中活性组分的选择性反应能力。废气吸收净化的特点是往往气态污染物含量低、废气量大、净化要求高。反应机理包括：气体在液相中的溶解及平衡(亨利定律)，气液传质(双膜理论、菲克定理、气膜控制与液膜控制)等。塔填料的作用是为气、液两相提供充分的接触面，并为提高其湍流程度（主要对气相）创造条件，以利于传质。填料层的润湿表面是气、液接触的传质表面。填料能使气、液接触面增大，传质系数提高，同时通量大、阻力小，所以要求填料层孔隙率高，比表面积大，表面润湿性能好，并且在结构上还要有利于两相密切接触，促进湍流。实验中用U形管压差计测出其静压差即可求出压降。三、主要仪器设备1、填料塔：填料采用塑料鲍尔环（H=1.6cm，d=1.6cm），填料层数为3层，从下到上高度依次为19cm、17cm、18cm。2、testo535CO2测量仪表3.1testo535CO2测量仪技术参数存储温度-20.0-70.0℃操作温度0.0-50.0℃操作温度0.0-99.0%RH电池类型9V块状电池重量品牌/商标300.0gTESTO/德图规格（L×W×H）测量精度57.0×190.0×42.0mm1ppmCO23、耐腐蚀塑料离心泵（型号FS32X25-11）参数性能第2页，共13页表3.2耐腐蚀塑料离心泵参数性能流量4m3/h扬程11m进出口径32/25mm转速2900r/min功率频率0.75kW50Hz电压电流220v5A4、高压离心式通风机（型号：沪通9-19No3.55A）参数性能表3.2高压离心式通风机技术参数流量860-1160m3/h全压2554-2310Pa功率2.2kW转速2900r/min频率50Hz电压380V5、日生ACO-006电磁式空气泵参数性能表3.3电磁式空气泵技术参数电压220V频率50Hz电流0.39A功率80W排气压力出气咀外径0.030MPa10mm排气量重量0.088m3/min3.0kg/pc6、D08-2F型质量流量计参数性能表3.4D08-2F型质量流量计技术参数工作环境温度5℃-45℃响应时间1-2sec重量0.95kg重复精度±0.2%F.S.耐压3MPa准确度±1%F.S.线性±（0.5-1）%F.S.电源±15V7、其他一些设备：U型压力计（河北红星），电子天平，药匙，插线板，卷尺，细绳等。四、实验装置工艺流程图第3页，共13页图4.1填料塔实验装置图五、实验操作步骤1、量取储液箱的长、宽与所加水量的高（73cm×43cm×29cm），按照0.2mol/LNaOH溶液的浓度称取氢氧化钠固体（758.59g)，加入水槽中并搅拌均匀。2、插上电气控制箱的总电源插头，开启总电源，开启循环泵，调节吸收液至750L/h。3、打开质量流量计的电源，将阀开关打到“关闭”位，将设定值调到“0”，再开启CO2气体钢瓶总阀，调节减压阀的输出压力为0.1MPa，调节流量计至实验所需的CO2进气流量（17.0SLM）。调节变频器，设置频率为50Hz，按下面板上的setup，开启。4、待稳定后，将橡皮管一头分别连接近期采样口和每层填料的出口处，另一头连接干燥瓶和电磁泵，最后连接收集器，依次用二氧化碳测定仪测定二氧化碳含量，记录数据。用U形压差计测量每个出口压力，记录数据。5、第一次实验时将吸收液流量改为600、500、250L/h，重复步骤4，记录数据；第二次实验时将频率改成40Hz、30Hz，重复上述实验步骤，记录数据。6、关闭CO2钢瓶主阀；待减压阀示数慢慢降至零以后将其松开；调节质量流量计，使其0对0，关闭质量流量计。关闭变频控制器，关闭吸收液流量阀，关闭循环泵，排出碱液。六、实验数据记录与处理1、塔的相关数据塔周长：78.5cm，1-2出口间距：30.5cm，第一层填料高度：19cm，2-3出口间距：30.5cm，第二层第4页，共13页填料高度：17cm，3-4出口间距：30.5cm，第三层填料高度：18cm，4-除雾器：25.5cm，4-喷头：14cm。*注：从塔底到塔顶将出口依次命名为出口1、出口2、出口3、出口4，下同。2、填料相关数据填料采用塑料鲍尔环，高1.6cm，直径1.6cm。3、吸收液为氢氧化钠溶液，浓度为0.2mol/L。4、风机运行频率为50Hz时实验数据表6.1风机运行频率为50Hz时实验数据风机风量：350m3/h进气浓度：3678ppm吸收液流量/L/h出口1浓度/ppm出口2浓度/ppm出口3浓度/ppm出口4浓度/ppm7502712221018861749600293124052047200450031432595220420372503480314229702849表6.2风机运行频率为40Hz时实验数据风机风量：280m3/h进气浓度：3658ppm吸收液流量/L/h出口1浓度/ppm出口2浓度/ppm出口3浓度/ppm出口4浓度/ppm7003049267023202179600335129152733264150034203164294927982503380320630623000表6.3风机运行频率为30Hz时实验数据风机风量：204m3/h进气浓度：4234ppm吸收液流量/L/h出口1浓度/ppm出口2浓度/ppm出口3浓度/ppm出口4浓度/ppm7003819341031952812600400335153252312150040103628333832572504412427239673950表6.4风机运行频率为50Hz时压降实验数据吸收液量∆P(1-2)∆P(2-3)∆P(3-4)∆P(1-大)∆P（2-大）∆P（3-大）∆P（4-大）750L/h170Pa160Pa-5Pa880Pa1050Pa1210Pa1205Pa600L/h155Pa140Pa0Pa870Pa1025Pa1165Pa1165Pa500L/h160Pa130Pa0Pa860Pa1020Pa1150Pa1150Pa250L/h110Pa160Pa-5Pa840Pa950Pa1110Pa1105Pa*注：∆P(1-2)表示出口1-2之间压降值，∆P(1-大)表示出口1与大气压之间压降值，以此类推，下同。第5页，共13页表6.5风机运行频率为40Hz时压降实验数据吸收液量∆P(1-2)∆P(2-3)∆P(3-4)∆P(1-大)∆P（2-大）∆P（3-大）∆P（4-大）700L/h110Pa90Pa5Pa550Pa660Pa750Pa755Pa600L/h95Pa90Pa0Pa565Pa660Pa750Pa750Pa500L/h120Pa100Pa0Pa530Pa650Pa750Pa750Pa250L/h60Pa90Pa30Pa580Pa640Pa730Pa760Pa表6.6风机运行频率为30Hz时压降实验数据吸收液量∆P(1-2)∆P(2-3)∆P(3-4)∆P(1-大)∆P（2-大）∆P（3-大）∆P（4-大）700L/h70Pa80Pa0Pa300Pa370Pa450Pa450Pa600L/h50Pa70Pa30Pa310Pa360Pa430Pa460Pa500L/h70Pa40Pa10Pa290Pa360Pa400Pa410Pa250L/h70Pa20Pa10Pa300Pa370Pa390Pa400Pa5、数据处理（1）单板效率和液气比的计算（将每层填料视为一块塔板）*现在以50Hz、750L/h下的实验情况进行计算：单板去除率=气相实际减浓100%气相理论减浓假设P为大气压，吸收液温度为20℃，根据有关手册和经验数据，lgE=11.468-1922/T，所以计算得E=80.96kPa，因此：80.96m0.8101.3EP由于CO2是通过化学反应被吸收的，所以液相中CO2的浓度为x=0，因此，与液相平衡的气相摩尔分数y*=mx=0。因此从理论上说，含有二氧化碳的空气流通过NaOH吸收液后能够被完全吸收。气体通过每一块塔板后。其理论减浓即为塔板通过塔板前的气相浓度。因此第1块塔板的单板去除率为：36782712100%26.26%3678NE由塔外周长：78.5cm得塔径为0.25m，考虑到塔壁厚，取塔径为D=0.2m。塔截面积220.20.03144m以吸收液流量为750L/h时为例对吸收液（NaOH溶液）摩尔流量进行计算：33322750/10/1000/1326.96/()18/0.0314mLhmLkgmLkmolmhkgkmol本实验为低浓气体吸收，空气流量可近似认为通过塔任一截面的气体流率G。空气风量为350m3/h，第6页，共13页温度为20℃，故惰性气体量为：32112101.3k350/463.52/(/)8.314(27320)0.0314PamhkmolmhkJkmolKKm液气比为：221326.96/()463.52/(/)LkmolmhGkmolmh=2.86（2）按照上面的处理方法可以得到下面的表格表6.750Hz实验条件下吸收效率表吸收液流量/L/h液气比效率出口1出口2出口3出口47502.86单板效率累积效率26.26%26.26%18.51%39.91%14.66%48.72%7.25%52.45%6002.29单板效率累积效率20.31%20.31%17.95%34.61%14.89%44.34%2.10%45.51%5001.91单板效率累积效率14.55%14.55%17.44%29.45%15.07%40.08%7.58%44.62%2500.95单板效率累积效率5.38%5.38%9.71%14.57%5.47%19.25%4.07%22.54%表6.840Hz实验条件下吸收效率表吸收液流量/L/h液气比效率出口1出口2出口3出口47003.34单板效率16.65%12.43%13.11%6.08%累积效率16.65%27.01%36.58%40.43%6002.86单板效率8.39%13.01%6.24%4.35%累积效率8.39%20.31%25.29%27.80%5002.39单板效率6.51%7.49%6.80%5.12%累积效率6.51%13.50%19.38%23.51%2501.19单板效率累积效率7.60%7.60%5.15%12.36%4.49%16.29%2.02%17.99%表6.930Hz实验条件下吸收效率表吸收液流量/L/h液气比效率出口1出口2出口3出口47004.58单板效率9.80%10.71%6.30%11.99%累积效率9.80%19.46%24.54%33.59%6003.93单板效率5.46%12.19%7.48%4.03%累积效率5.46%16.98%23.19%26.29%5003.27单板效率5.29%9.53%7.99%2.43%累积效率5.29%14.31%21.16%23.08%2501.64单板效率累积效率-4.20%-4.20%3.17%-0.90%7.