2008_一种改进的二氧化碳吸收减排法

第42卷　第11期2008年11月

西　安　交　通　大　学　学　报

J OU RNAL O F XI′AN J IAO TON G U N IV ERSIT Y

Vol.42　№11

Nov.2008一种改进的二氧化碳吸收减排法

李青,余云松,姜钧,张早校

(西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安)

摘要:为了研究利用乙醇胺(M EA)溶液从化石燃料燃烧电厂的尾气中分离CO2来减小温室气体的排放,采用ASPEN PL U S软件结合电厂参数建立了M EA溶液吸收CO2的流程.流程中的反应采用Elet rolyte2N R TL模型,吸收塔、解吸塔采用RADFRAC模型.通过模拟分析操作参数变化对CO2减排流程的影响,获得了最优操作点,同时对流程进行了改进,对压缩机级间热能回收进行了探讨.通过优化得到流程的最优操作点:M EA的质量分数为40%,CO2的回收率为9912%,解吸塔操作压力为012M Pa,贫液负载量为01131.回收压缩机级间热能及改进操作条件后,最优操作工况下CO2的解吸能耗为21947G J/t,减排成本为34410元/t,电厂效率由减排前的45%仅降为32175%.

关键词:乙醇胺;二氧化碳;减排;能耗;热能回收

中图分类号:TQ02118　文献标志码:A　文章编号:02532987X(2008)1121413205

Improved CO2C apture Method by Absorption

L I Qing,YU Yunsong,J IAN G J un,ZHAN G Zaoxiao

(School of Energy and Power Engineering,Xi′an Jiaotong University,Xi′an710079,China)

Abstract:A process of CO2capt ure was built based on an existing power plant by ASPEN PL U S for st udying CO2capt ure f rom flue gas of fo ssil f uel2fired power plant.Elet rolyte2N R TL model was used for t he reaction of t he process,and t he absorber and st ripper were built by RADFRAC model.The effect on CO2removal by changing t he operation parameters was analyzed,and t he optimal operation condition was found.In addition,t he performance was improved by recycling t he interstage t hermal energy of t he comp ressors.The optimal operation condition was obtained when monoet hanolamine(M EA)mass fraction was40%,CO2removal rate was9912%,opera2 tion p ressure of st ripper was012M Pa,and lean solvent loading was01131.The result s show t hat by combining t he optimal operation condition wit h recycling interstage energy,t he t hermal energy requirement of t he process is21947G J/t,t he cost of CO2removal is34410RMB/t,and t he efficiency of power plant decreases f rom45%to32175%.

K eyw ords:monoet hanolamine;CO2;removal;t hermal energy requirement;recycling energy

随着全球变暖趋势的加剧,减排温室气体特别是CO2的意义重大.从集中排放源如火电厂排放烟气中分离利用CO2,被认为是现阶段最具有操作性的CO2减排方法[1].

对于以乙醇胺(M EA)为溶剂的捕获CO2化学吸收法,已经有很多研究.Chakma通过对M EA 吸取流程的优化,减小了分离CO2的能耗[2].Rao 等人建立了利用M EA吸收烟气中CO2、SO2的基本模型[3].Sigh分析了400MW的燃煤电厂中M EA吸收CO2的效果[4].Freguia利用ASPEN PL U S建立了开环吸收的流程,并研究了其反应机理[5].Oyenekan等人利用ASPEN PL U S在吸收

收稿日期:2008201228.　作者简介:李青(1983-),男,硕士生;张早校(联系人),男,教授,博士生导师.　基金项目:陕西省科技攻关资助项目(2002K082G9);教育部教育振兴行动计划资助项目.

塔、解吸塔上进行了改进,并分析了改进后的能

耗[6]. 本文通过分析流程的贫液负载量a (单位M EA 中吸收的CO 2量)、CO 2回收率、M EA 的质量分数以及解吸塔操作压力对于整个流程的影响,得到了最优的操作条件,同时改进了流程,回收了压缩过程中的压缩机级间热能,并通过能量集成的分析计算,指明了M EA 溶液吸收CO 2的节能潜力.

1　流程模型的建立

循环流程基于M EA 溶液吸收、解吸CO 2的原理而建立.吸收、解吸是在填料吸收塔和填料解吸塔

中完成的,

从吸收塔和解吸塔出来的贫液和富液在贫富液换热器中进行换热,分离的CO 2经过多级压缩机压缩,最终得到符合要求的液态CO 2(见图1).

图1　M EA 溶液吸收CO 2流程

111　反应模型的建立

CO 2在解吸塔中的反应是基于热力学模型和

物料守恒建立的,吸收塔则是基于反应速率的模型.热力学模型是基于Elet rolyte 2NR TL 物性方程,由Freguia 改进后用于M EA 吸收CO 2流程[5].解吸塔热力学模型的反应电离方程为

吸收塔中反应速率模型是结合Eletrolyte 2NR TL 物性方程和质量传递的准一级反应模型建

立的,其他电离方程与解吸塔类似,只是把式(1c )、式(1d )替换为下列电离方程

M EA +CO 2+H 2O K 2-MEA

M EACOO

-

+H 3O +

(2a )

CO 2+O H

-

K 2-0H -

HCO -

3

(2b )

112　ASPEN PL US 模拟流程设定

选定从600MW 、热效率为45%的燃煤火电厂排放的烟气中分离CO 2,采用ASPEN PL U S 模拟分析M EA 吸收CO 2的能耗、成本及对电厂的影响,电厂烟气的温度为48℃,压力为10116kPa ,质量流率为616kg/s ,成分见表1[1].

表1　电厂烟气成分[1]

成分

摩尔分数/%

N 2+Ar 71162CO 213130H 2O 11125O 23181SO 2

01005

首先利用ASPEN PL U S 的单元操作模型,按图1建立M EA 吸收CO 2的循环流程,其中塔器采

用RADFRAC 严格计算模型,相关参数由M EA 与CO 2的热力学和反应动力学模型计算得到[7].解吸塔选用釜式再沸器,贫富液中间换热器的换热温差

设定为10℃.考虑到M EA 的降解和挥发,按物料守衡要求加入M EA 的补充溶液.最后,对分离的CO 2进行压缩,得到1211M Pa 、40℃的液态CO 2.压缩采用四级压缩机等比压缩和级间水冷却方式.113　流程的评价标准

评价M EA 溶液吸收、解吸CO 2流程的主要指标是整个过程的能耗,同时还要考虑流程的冷却能和溶液循环速率.冷却能影响冷却水的用量,而循环流率主要影响泵功.

由热力学模型和反应速率模型理论,可得设计初始状态CO 2的能耗为41386G J /t ,这是优化的基准.文献[2]优化得到的最小能耗为310G J /t ,这是比较的基准.

2　操作参数的优化

利用ASPEN PL U S 建立循环模拟流程,通过改变相关的操作参数,可研究操作参数对回收CO 2流程的影响,得到最优的操作参数.211　贫液负载量和CO 2回收率的影响

贫液负载率量是指从解吸塔塔底出来的解吸后的M EA 溶液中CO 2的含量.CO 2回收率表示吸收

4141西　安　交　通　大　学　学　报 第42卷　

塔对烟气中CO 2的回收程度.当溶液中M EA 的质量分数为30%时,可由模拟结果考察贫液负载量和回收率变化对流程的影响(见图2).

如图2a 所示,当CO 2回收率一定时,若贫液负载量逐渐增大,解吸塔的能耗将发生波折变化,在贫液负载量为0112～0115和0121～0124的2个区域有极值,但最小值出现在前一个区域内.当M EA 的质量分数为30%、回收率为90%、贫液负载量为01146时,CO 2的能耗最小,为4118G J /t ,此时的最

小能耗比设计能耗41386G J /t 下降了412%.当CO 2的回收率变化时,能耗在贫液负载量为011～0116范围内随回收率增大而略有下降,而在0116～0135内随回收率增大而增加.

随着贫液负载量增大,溶液循环流率逐渐增大.随着回收率增大,溶液循环流率也在一定的范围内增加(见图2b ).流程中的冷却能是流体降温的冷凝器(见图1中的C3)和冷却器(见图1中的H4)的冷却能之和.当贫液负载量增大时,溶液流率增加,需冷却溶液的流量加大,故冷却能随之增大,而当回收率增大时,需冷凝的气体更多,冷却能增大(见图2c ).212　MEA 质量分数对流程的影响

吸收溶液中的M EA 质量分数越高,单位体积溶液吸收的CO 2就越多,流程的溶液循环流率就越小,能耗也越小.但是,溶液中M EA 的质量分数过高会加剧对设备的腐蚀,同时M EA 在解吸塔内也越容易降解.本文考虑在合理的M EA 质量分数范

围(w (M EA )=20%～40%)、CO 2全部回收(回收

率为9912%)的情况下,分析M EA 质量分数对流程的影响.当M EA 的质量分数一定时,能耗随着贫液负载量的变化会出现2个极值区域,但能耗最小值出现在前一个范围内(见图3a ).流程使用w (M EA )=20%,30%,40%的溶液,对应最小的减排能耗分别为5117、4118、3112G J /t.w (M EA )为40%的最小能耗比w (M EA )为30%的降低了2514%,w (M EA )为30%的比w (M EA )为20%的降低了1912%.

当M EA 的质量分数增加时,溶液循环流率减小.冷却能受循环流率的影响,随着M EA 质量分数的增加而降低(见图3b 、图3c ).213　解吸塔操作压力对流程的影响

解吸塔的操作压力越高,整个塔的平均温度也越高,因此解吸塔中CO 2从M EA 溶液中解吸的传质速率增加,CO 2更容易解吸.表2为w (M EA )为30%、CO 2的回收率为90%时,解吸塔操作压力对分离CO 2的影响.当解吸塔压力增加时,泵功增加,回收CO 2的能耗下降,压力为012M Pa 条件下的能耗相对于0112M Pa 下的能耗下降了2017%.随着压力的增大,整个流程的冷却能略有增加,但溶液循环流率L 受解吸塔压力的影响不大.

增大解吸塔压力可以有效地减小能耗,但随着操作压力加大,将提高对解吸塔材料和结构的要求,也会加大M EA 在解吸塔中的降解.本文采用工业常用的解吸塔操作压力(0112～0120M Pa )

.

(a )对解吸塔能耗的影响 (b )对循环流率的影响

(c )对冷却能的影响

图2　贫液负载量和回收率对解吸CO 2

流程的影响

(a )对解吸塔能耗的影响 (b )对循环流率的影响(c )对冷却能的影响

图3　贫液负载量和M EA 质量分数对解吸CO 2流程的影响

5

141　第11期 李青,等:一种改进的二氧化碳吸收减排法

3　流程的改进

由于要将从解吸塔回收的CO 2压缩到液态便于输送,需要多级压缩,且级间需要冷却[8].处于压

缩机每级出口的CO 2温度较高,要将其冷却到下一级入口所需的温度,将释放出一定的热量,此热量可回收利用,从而降低整个流程的能耗(见图4)

.

图4　回收压缩机级间热能的M EA 吸收CO 2流程

从解吸塔分离的CO 2最终要被压缩为1211M Pa 、40℃的液态CO 2.为达到要求,采用四级等比压缩,级间冷却.改进流程将从贫富液换热器出来的富液平分成4股,送至各级级间换热器使压缩的CO 2部分冷却,尽量多地回收热能.部分冷却的CO 2再送至水冷换热器,冷却至40℃后送至下级

压缩机压缩.最终回收了各级间热量的各股富液混合后再送入解吸塔,压缩机最后出口的是压力和温度符合规定的CO 2.

结合优化参数中的最优操作点,对改进后的流

程进行模拟,结果见表3.从表3可以看出,回收压

缩机级间热能后,CO 2的最低能耗为21949G J /t.回收级间热能的流程与直接压缩的流程相比,压缩功不变,但减排能耗下降516%,冷却能也减少712%.流程改进后CO 2减排成本下降,电厂减排后

的效率上升.

4　热力学和经济性能分析

411　热力学和经济分析模型

为了分析减排CO 2对火电厂热力学性能的影响,可将整个流程中的能耗都转化为等量功的形式加以分析.

解吸塔的能耗Q reb 由外界做功获得,可通过卡诺循环将热能与对应的等量功联系起来.由热力学原理可知,做功得到热能的理想卡诺循环效率可由温度来表示.假设加热端与解吸塔底有10℃的传热

温差,冷端为环境平均温度T b (取25℃

),实际效率取理想卡诺循环效率的019倍.由下式可得解吸塔加热功率对应的等量功功率

P w =Q reb /(

T b +10

T b +10-298115

×019)

(3)

冷却能可等量为冷却水循环的泵功.整个流程总等量功的功率P total 可以表示为解吸塔等量功率P w 、冷却能等量功率P cool 、泵功率P pump 、压缩机功率P com 之和

P total =P w +P cool +P pump +P com

(4)电厂的功率为600MW ,热效率为0145,减排后的热效率η′可以表示为

η′=

6×108-P total

6×108/0145

(5)

回收每吨CO 2的费用由等量功的费用C work 、冷却水表2　解吸塔操作压力对分离CO 2的影响

解吸塔压力

p /MPa

减排能耗Q reb /G J ?t -1

冷却能

Q cool /G J ?t

-1

溶液循环流率

L /m 3?t -1

泵功

Q pump /MJ ?t

-1

温度

t /℃

0112515322157819110149811001154178221625191111224116011841434217501913210121220120

41386

21784

1916

21554

125

表3　直接压缩流程与回收压缩机级间热能流程的性能对比

贫液负载量a

减排能耗

Q reb /G J ?t -1冷却能

Q cool /(G J ?t )

-1

压缩功

Q com /G J ?t -1

电厂热效率η′/%

减排成本

C total /元?t -1

减排后电价

C elec /元?(kW ?h )

-1

01131#311242145201345321213521601770011313

21949

21275

01345

32175

34410

01759

注:3表示利用压缩机级间热能;#表示直接压缩;模拟条件为w (MEA )=40%,CO 2的回收率为9912%.

6141西　安　交　通　大　学　学　报 第42卷　

的费用C H 2O 、运行费用C ope 、补充M EA 的费用C dec 共4部分构成

C total =C work +C H 2O +C ope +C dec (6)流程中的运行成本包括设备投资费用和人工操作费

用.将设备投资成本折算到单位减排成本中,约为1812元/t ,每年的人工操作成本约为7113元/t [2],M EA 补充溶液的成本为24元/t [4].等量功和循环水的费用可由电价和水价得到,结合电厂原电价C ref (015元/(kW ?h ))和回收CO 2的质量m CO 2,减排后的电价C elec 可表示为

C elec =C ref +

C total m CO 2

6×105

(7)

412　CO 2减排对电厂的影响

结合热力学和经济分析模型,对w (M EA )为

40%、CO 2回收率为9912%的直接压缩流程进行分析.如图5所示,减排CO 2后,电厂热效率下降28%～40%,电价上升51%～76%,减排CO 2的成本约为342～

600元/t.

图5　CO 2的减排成本及电厂效率随贫液负载量的变化

当流程为最优操作点时,直接压缩CO 2的最小解吸能耗为31124G J /t ,此时得到CO 2减排成本为35216元/t ,最低电价为0177元/(kW ?h ),电厂热效率为32121%.回收压缩机级间热能后最小解吸能耗为21949G J /t ,相应的最小减排成本为344元/t ,最低电价为01759元/(kW ?h ),电厂热效率最高为32175%(见表3).优化后CO 2最低解吸能耗为21949G J /t ,比设计的解吸能耗(41386G J /t )减小了3217%,比文献[2]的最低能耗(310G J /t )下降了117%.

5　结　论

模拟分析结果表明,改变M EA 溶液吸收CO 2

流程的操作条件能够改善流程回收CO 2的性能.贫

液负载量对整个流程的影响最大,在特定范围内可以找到能耗最小的最优操作点.在允许的M EA 质

量分数范围内,提高溶液中M EA 的质量分数可以

有效节能.提高解吸塔的操作压力也可减少解吸塔的能耗,但操作压力受设备的限制.通过回收压缩机级间冷却的热能,也可有效减小能耗.

通过优化得到流程最优的操作点:w (M EA )为40%,CO 2的回收率为9912%,解吸塔操作压力为012M Pa ,贫液负载量为01131;回收压缩机级间热能后,CO 2的解吸能耗为21949G J /t ,对应减排成本为344元/t ,电厂热效率为32175%.参考文献:

[1]　ABU 2ZA HRA M R ,FERON P H.CO 2capture f rom

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capture f rom an existing coal 2fired power plant :M EA scrubbing vs O 2/CO 2recycle combustion [J ].Energy Conversion and Management ,2003,44(19):307323091.

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formance of stripper configurations for CO 2capture by aqueous amines [J ].Industrial &Engineering Chemis 2try Research ,2006,8(45):245722464.

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通大学学报,2005,39(3):2742277.

ZHAN G Zaoxiao ,FEN G Xiao.Optimization of CO 2transmission processes [J ].Journal of Xi ′an Jiaotong University ,2005,39(3):2742277.

(编辑　王焕雪)

7

141　第11期 李青,等:一种改进的二氧化碳吸收减排法

吸收(二氧化碳-水)实验讲义

填料吸收塔实验 【实验目的】 ⒈ 了解填料吸收塔的结构和流体力学性能。 ⒉ 学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。 【实验内容】 1．测定填料层压强降与操作气速的关系，确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速。 2．采用水吸收二氧化碳，空气解吸水中二氧化碳，测定填料塔的液侧传质膜系数和总传质系数。 【实验原理】 1．气体通过填料层的压强降 压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气液流量有关，不同喷淋量下的填料层的压强降ΔP 与气速u 的关系如图6-1-1所示： 图6-1-1 填料层的ΔP ～u 关系 当无液体喷淋即喷淋量L 0=0时，干填料的ΔP ～u 的关系是直线，如图中的直线0。当有一定的喷淋量时，ΔP ～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将ΔP ～u 关系分为三个区段：恒持液量区、载液区与液泛区。 2．传质性能 吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，而实验测定是获取吸收系数的根本途径。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数将随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。 （1） 膜系数和总传质系数 根据双膜模型的基本假设，气相侧和液相侧的吸收质A 的传质速率方程可分别表达为 气膜 )(Ai A g A p p A k G -= （6-1-7） 液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （6-1-8）

式中：A G —A 组分的传质速率，1 -?s kmoI ； A —两相接触面积，m 2； A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ； A C —液侧A 组分的平均浓度，3-?m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-?m kmol k g —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---???Pa s m kmol ; k l —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-?s m 。 P 2 ，F L P A P A +dP C A +dC A P 1=P A 1 C A1，F L 图6-1-2双膜模型的浓度分布图 图6-1-3 填料塔的物料衡算图 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为 )(*-=A A G A p p A K G （6-1-9） )(A A L A C C A K G -=* （6-1-10） 式中：* A p —液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ； * A C —气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，3 -?m kmol ； K G —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数， 112---???Pa s m kmol ；

二氧化碳填料吸收与解吸实验.

二氧化碳填料吸收与解吸实验装置说明书 天津大学化工基础实验中心 2013．06

一、实验目的 1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。 2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习对实验数据的处理分析。 二、实验内容 1. 测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2. 固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度下，取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）。 3. 进行纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同时测定填料塔液侧传质膜系数和总传质系数。 三、实验原理： 气体通过填料层的压强降：压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气、液流量均有关，不同液体喷淋量下填料层的压强降P ?与气速u 的关系如图一所示： 图一 填料层的P ?～u 关系 当液体喷淋量00=L 时，干填料的P ?～u 的关系是直线，如图中的直线0。当有

一定的喷淋量时，P ?～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将P ?～u 关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。 传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。 1.二氧化碳吸收-解吸实验 根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A 的传质速率方程可分别表达为气膜 )(Ai A g A p p A k G -= （1） 液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （2） 式中：A G —A 组分的传质速率，1-?s kmoI ； A —两相接触面积，m 2； A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ； A C —液侧A 组分的平均浓度，3-?m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-?m kmol g k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---???Pa s m kmol ; l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-?s m 。 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为： )(*-=A A G A p p A K G （3） )(A A L A C C A K G -=* （4） 式中：*A p —液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ； * A C —气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，3-?m kmol ； G K —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数， 112---???Pa s m kmol ；

二氧化碳的制取及性质研究实验报告

姓名：郑葵秀学号： 201210900019 姓名：学号： 实验一二氧化碳的制备及性质研究 【实验目的】 1. 学习组装用滴液漏斗和锥形瓶进行石灰石（或大理石）与盐酸反应制取二氧化碳的实验装置，并能制取和收集二氧化碳； 2. 通过实验探究二氧化碳的性质。 【探究内容】 1.CO 2 的实验室制备 2.CO 2 溶于水生成碳酸 3.CO 2 与澄清石灰水反应 4.CO 2 的密度探究 【实验所需仪器及药品】 石灰石（碳酸钙）、稀盐酸、紫色石蕊试液，澄清石灰水，蜡烛、烧杯、滴液漏斗、锥形瓶、具支试管、导管、乳胶管、橡皮塞、火柴。 【实验原理】 1.CO 2 的实验室制备： CaCO 3+ 2HCl==CaCl 2 + CO 2 ↑+ H 2 O 2.CO 2 与水反应生成碳酸： H 2O + CO 2 = H 2 CO 3 碳酸能使蓝色石蕊试液变红。 3.CO 2 和澄清石灰水反应：二氧化碳和澄清石灰水中的氢氧化钙反应，生成不溶于水的白色物质碳酸钙，使澄清的石灰水变浑浊： ＣＯ ２＋Ｃａ（ＯＨ） ２ =ＣａＣＯ ３ ↓＋Ｈ ２ Ｏ 4.CO 2 不支持燃烧且密度比空气大：低处的蜡烛先熄灭。 实验装制图如下图所示： 利用滴液漏斗控制稀盐酸加入的量以控制二氧化碳产生的速度和量

【实验步骤】 1.预计算：排除大理石（碳酸钙）含有杂质的因素和反应不完全的因素，排除残留在实验仪器的气体，为保证二氧化碳性质验证的实验顺利进行，需要二氧化碳的理论产量为1L，则根据化学方程式计算，应需要大理石（碳酸钙）约4.5g，稀盐酸的量可以控制，故不用计算用量。 2.按照图示安装好仪器，检查装置的气密性。 3.称取 4.5g大理石（碳酸钙），加入具支试管中 4.量取20mL稀盐酸，加入滴液漏斗中 5.在后两支具支试管中分别加入10mL紫色石蕊试液和10mL澄清石灰水（澄清石灰水使用前需过滤），在烧杯中放好两根长短不同的蜡烛。 6.待反应一段时间后，点燃蜡烛。观察各具支试管的实验现象和蜡烛的熄灭 顺序。记录现象。 7.实验完毕，拆除装置，清洗。 【实验结果及分析】 一、实验现象 1.碳酸钙粉末溶解并产生气泡

二氧化碳吸收与解吸实验

二氧化碳吸收与解吸实验 一、实验目的 1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。 2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习实验数据的处理分析。 二、实验内容 1. 测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2. 固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度下，取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）。 3. 进行纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同时测定填料塔液侧传质膜系数和总传质系数。 三、实验原理： 气体通过填料层的压强降：压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气、液流量均有关，不同液体喷淋量下填料层的压强降P ?与气速u 的关系如图一所示： 1 2 3 L 3L 2L 1 L 0 = ＞＞0 图一 填料层的P ?～u 关系 当液体喷淋量00=L 时，干填料的P ?～u 的关系是直线，如图中的直线0。 ΔP , k P a

当有一定的喷淋量时，P ?～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将P ?～u 关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。 传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。 1.二氧化碳吸收-解吸实验 根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A 的传质速率方程可分别表达为 气膜 )(Ai A g A p p A k G -= （1） 液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （2） 式中：A G —A 组分的传质速率，1-?s kmoI ； A —两相接触面积，m 2 ； A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ； A C —液侧A 组分的平均浓度，3-?m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-?m kmol g k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---???Pa s m kmol ; l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-?s m 。 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为： )(*-=A A G A p p A K G （3） )(A A L A C C A K G -=* （4） 式中：*A p —液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ； * A C —气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，3-?m kmol ； G K —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数，112---???Pa s m kmol ；

实验室制取二氧化碳实验报告

化学实验报告 一、用稀盐酸和石灰石制取二氧化碳 实验器材：大试管、单孔橡皮塞、导管、集气瓶、水槽、铁架台、铁夹 实验药品：稀盐酸、石灰石 实验步骤：1.将实验室制取二氧化碳的简单装置组装好； 2.将导管通入水槽，检查装置的气密性； 3.在试管中用药匙装入少量石灰石，并倒入适量稀盐酸，体积不超过试管容积的 三分之一； 4.塞上橡皮塞，将导管通入集气瓶中，使用向上排空气法收集二氧化碳，一段时 间后取出导管，用盖玻片盖住瓶口，共收集三集气瓶二氧化碳； 5.将点燃的木条放在集气瓶口，木条马上熄灭，说明二氧化碳已经收集满。 实验结论：碳酸钙（CaCO3）+盐酸（HCl）→氯化钙（CaCl2）+水（H2O）+二氧化碳（CO2）附：1）石灰石或大理石的主要成分为碳酸钙，能否用碳酸钙粉末或者碳酸钠粉末代替石灰石作为实验室制取二氧化碳？ 答：不能，化学反应的速率与反应物的接触面积有关。反应物颗粒越小，接触面积就越大，反应速率就越大，在实验室制取二氧化碳时就不易收集。 2）盐酸就是氯化氢气体的水溶液。在实验室制取二氧化碳是否能够用浓盐酸代替稀盐酸？ 答：不能。盐酸都具有一定的挥发性，如果利用浓盐酸制取二氧化碳，挥发性太强，使制得的二氧化碳气体中含有较多量的氯化氢气体，影响实验结果。 二、验证二氧化碳的物理性质（阶梯蜡烛实验） 实验器材：烧杯、阶梯蜡烛 实验药品：收集到的一集气瓶二氧化碳 实验步骤：1.用火柴引燃放在烧杯中的阶梯式蜡烛； 2.将集气瓶口的盖玻片移开，顺着烧杯口将集气瓶倾斜，使二氧化碳气体进入烧 杯。 实验现象：当集气瓶中的二氧化碳气体慢慢倾倒于烧杯中时，其中的蜡烛由下而上逐渐熄灭。现象分析：由于第一次从烧杯有蜡烛的一面倾倒二氧化碳气体，所以上面的蜡烛先熄灭，下面的蜡烛后熄灭。 实验结论：1.二氧化碳一般不支持燃烧和呼吸；2. 二氧化碳不可燃；3.二氧化碳的密度比空气大。 三、验证二氧化碳的化学性质（1） 实验药品：收集到的一集气瓶二氧化碳、澄清石灰水 实验步骤：将二氧化碳通入澄清石灰水中，观察现象。 实验现象：二氧化碳与澄清石灰水（即氢氧化钙）反应，产生白色沉淀。 实验结论：文字表达式：二氧化碳（CO2） + 氢氧化钙[Ca(OH)2] —→碳酸钙（CaCO3） + 水（H2O）

化工原理--第八章 气体吸收

第八章气体吸收 1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。解：水溶液中氨的摩尔分数为 76.6 170.07576.610001718 x ==+由*p Ex =亨利系数为*15.0kPa 200.00.075 p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p = ==由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 18 0.2002.99233S ?=??==EM H ρ 2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下，使含二氧化碳为 3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧 化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密 度为997.8kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 33 350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44 c ==对于稀水溶液，总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c = =kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为 4 t 0.008 1.4431055.43 c x c -===?由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa <* p

二氧化碳吸收与解吸实验汇总情况

实用标准 二氧化碳吸收与解吸实验 一、实验目的 1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。 2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习实验数据的处理分析。 二、实验内容 1. 测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2. 固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度下，取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）。 3. 进行纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同时测定填料塔液侧传质膜系数和总传质系数。 三、实验原理： 气体通过填料层的压强降：压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气、液流量均有关，不同液体喷淋量下填料层的压强降P ?与气速u 的关系如图一所示： 图一 填料层的P ?～ u 关系 当液体喷淋量00=L 时，干填料的P ?～u 的关系是直线，如图中的直线0。

当有一定的喷淋量时，P ?～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将P ?～u 关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。 传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。 1.二氧化碳吸收-解吸实验 根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A 的传质速率方程可分别表达为 气膜 )(Ai A g A p p A k G -= （1） 液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （2） 式中：A G —A 组分的传质速率，1-?s kmoI ； A —两相接触面积，m 2 ； A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ； A C —液侧A 组分的平均浓度，3-?m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-?m kmol g k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---???Pa s m kmol ; l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-?s m 。 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为： )(*-=A A G A p p A K G （3） )(A A L A C C A K G -=* （4） 式中：*A p —液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ； * A C —气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，3-?m kmol ； G K —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数，112---???Pa s m kmol ；

二氧化碳吸收与解吸实验.docx

氧化碳吸收与解吸实验 一、 实验目的 1. 了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测 定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解， 加深对填料塔传 质性能理论的理解。 2. 掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习实验数据的处理分析。 二、 实验内容 1. 测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2. 固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度下，取两个相差较 大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传 质单元高度和体积吸收总系数）。 3. 进行纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同时测定填料 塔液侧传质膜系数和总传质系数。 三、 实验原理： 气体通过填料层的压强降：压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强 降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气、液流量均有关，不同液体喷淋量下 填料层的压强降JP 与气速U 的关系如图一所示： 图一填料层的P ?U 关系 当液体喷淋量L o =0时，干填料的丄P ?U 的关系是直线，如图中的直线

当有一定的喷淋量时，厶P?U的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将P?U关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。 传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及一定的设备(填料类型与尺寸)，吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。 1. 二氧化碳吸收-解吸实验 根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A的传质速率方程可分别表达为气膜G A = k g A( P A - P Ai) ( 1) 液膜G^k I A(C Ai -C A) (2) 式中：G A —A组分的传质速率，kmoI S J; A —两相接触面积，m； P A —气侧A组分的平均分压，Pa; P Ai —相界面上A组分的平均分压，Pa; C A—液侧A组分的平均浓度，kmol m j3 C Ai —相界面上A组分的浓度kmol m J3 k g —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，kmol m^ s^1 Pa j； kι—以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，m S J。 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表 达为：G A=K G A(P A-P A)(3) G A=K L A(C A -C A)(4) 式中：P A —液相中A组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa; C A —气相中A组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，kmol m^ ； K G —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数， kmol m ^2SV Pa 4；

二氧化碳吸收与实验

二氧化碳吸收实验装置 说明书 天津大学化工基础实验中心 2015．04

一、实验目的 1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。 2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习对实验数据的处理分析。 二、实验内容 1. 测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2. 固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度下，取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）。 3. 进行纯水吸收二氧化碳、空气，解吸水中二氧化碳的操作练习。 三、实验原理： 气体通过填料层的压强降： 压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气、液流量均有关，不同液体喷淋量下填料层的压强降P ?与气速u 的关系如图一所示： 图-1 填料层的P ?～u 关系 当液体喷淋量00=L 时，干填料的P ?～u 的关系是直线，如图中的直线0。当有

一定的喷淋量时，P ?～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将P ?～u 关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。 传质性能： 吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。 1.二氧化碳吸收-解吸实验 根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A 的传质速率方程可分别表达为气膜 )(Ai A g A p p A k G -= （1） 液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （2） 式中：A G —A 组分的传质速率，1-?s kmoI ； A —两相接触面积，m 2 ； A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ； A C —液侧A 组分的平均浓度，3-?m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-?m kmol g k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---???Pa s m kmol ; l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-?s m 。 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为： )(*-=A A G A p p A K G （3） )(A A L A C C A K G -=* （4） 式中：*A p —液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ； * A C —气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，3-?m kmol ； G K —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数，

二氧化碳吸收实验

填料吸收塔实验装置 说明书 天津大学化工基础实验中心 2014．10

一、实验目的: 1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。 2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法，练习实验数据的处理分析。 二、实验内容： 1.测定填料层压强降与操作气速的关系，确定在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2.固定液相流量和入塔混合气二氧化碳的浓度，在液泛速度以下，取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）。 3.进行纯水吸收混合气体中的二氧化碳、用空气解吸水中二氧化碳的操作练习，同时测定填料塔液侧传质膜系数和总传质系数。 三、实验原理： 气体通过填料层的压强降：压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。压强降与气、液流量均有关，不同液体喷淋量下填料层的压强降P ?与气速u 的关系如图1所示： 图1 填料层的P ?～u 关系 当液体喷淋量00=L 时，干填料的P ?～u 的关系是直线，如图中的直线 0。当有一定的喷淋量时，P ?～u 的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将P ?～u 关系分为三个区段：既恒持液量区、载液区及液泛区。

传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。 二氧化碳吸收实验 根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A 的传质速率方程可分别表达为 气膜 )(Ai A g A p p A k G -= （1） 液膜 )(A Ai l A C C A k G -= （2） 式中：A G —A 组分的传质速率，1-?s kmoI ； A —两相接触面积，m 2 ； A P —气侧A 组分的平均分压，Pa ； Ai P —相界面上A 组分的平均分压，Pa ； A C —液侧A 组分的平均浓度，3-?m kmol Ai C —相界面上A 组分的浓度3-?m kmol g k —以分压表达推动力的气侧传质膜系数，112---???Pa s m kmol ; l k —以物质的量浓度表达推动力的液侧传质膜系数，1-?s m 。 以气相分压或以液相浓度表示传质过程推动力的相际传质速率方程又可分别表达为： )(*-=A A G A p p A K G （3） )(A A L A C C A K G -=* （4） 式中：*A p —液相中A 组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa ； * A C —气相中A 组分的实际分压所要求的液相平衡浓度，3-?m kmol ； G K —以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数，112---???Pa s m kmol ； L K -以气相分压表示推动力的总传质系数，或简称为液相传质总系数，1-?s m 。

实验室制取二氧化碳实验报告

实验室制取二氧化碳的化学实验报告 班级：初三（）姓名桌号同组同学姓名 日期： 实验名称：二氧化碳的实验室制取和检验 实验目的： 1、使学生初步掌握实验室制取二氧化碳的药品、原理、装置、收集方法。 2、培养学生的观察能力和操作能力。 3、初步掌握二氧化碳的性质及有关实验现象。 实验用品： 仪器：锥形瓶、长颈漏斗、带导管的双孔塞、集气瓶、玻璃片、导管。 药品：大理石（或石灰石）、稀盐酸（1：1）、石蕊溶液、澄清石灰水。 用品：小木条、火柴 预习思考； 1、实验室制取二氧化碳的反应原理的化学方程式是（） 2、用什么方法收集二氧化碳能不能用排水法收集为什么 3、长期存放石灰水的瓶子内壁有一层不易洗去的白色固体是（）发生的反应方程式为（） 4、观察大理石是白色（）、石灰石是( )固体、盐酸是( ) 液体、大理石或石灰石的化学成分是（）。 实验步骤： 1.按图安装好制取二氧化碳的简易装置 2.检查装置气密性：用弹簧夹夹紧胶皮管，向长颈漏斗中加水，形成液封，如 果其中的液面保持不变，则说明装置的气密性良好 3.锥形瓶中加入10克左右块状大理石，塞紧带有长颈漏斗和导管的橡皮塞。 4.通过长颈漏斗加入适量的稀盐酸，锥形瓶中立刻有气体产生。 5.将气体通入澄清石灰水中，观察现象。 6.气体导出管放入集气瓶中，将导管尽可能伸入集气瓶底，用毛玻片盖住集气 瓶大部分，收集二氧化碳，片刻后，划一根火柴，把燃着的火柴放到集气瓶口的上方，如果火柴很快熄灭说明集气瓶中已经受集满二氧化碳气体，盖好毛玻璃片，将集气瓶口向上正放放在桌子上备用。 7.观察到的现象：锥形瓶内有大量气泡产生，石灰石逐渐减少，气体通入澄清 石灰水，石灰水变浑浊。 实验装置图；

柴诚敬习题答案(08)第八章气体吸收

第八章 气体吸收 1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。 解：水溶液中氨的摩尔分数为 76.6 170.07576.610001718 x ==+ 由 *p Ex = 亨利系数为 *15.0kPa 200.00.075 p E x ===kPa 相平衡常数为 t 200.0 1.974101.3 E m p === 由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40 ℃时水的密度为 992.2ρ=kg/m 3 溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S ?=??==EM H ρ 2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为 3.0%（体积分数） 的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数5 1066.1?=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44 c == 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c = =kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为

4t 0.008 1.4431055.43 c x c -===? 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa < *p 故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。 以CO 2的分压表示的总传质推动力为 *(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa 3. 在总压为110.5 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得 在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数 k G =5.2×10-6 kmol/(m 2·s ·kPa)，液膜吸收系数k L =1.55×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝0.725 kmol/(m 3·kPa)。 （1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725c p p p p y H ?=-=- =?-=kPa 其对应的总吸收系数为 246G L G 11111()(m s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210 K Hk k --=+=+????? 35252(8.89910 1.92310)(m s Pa)/kmol 2.01210(m s Pa)/kmol =?+???=??? 6G 1097.4-?=K kmol/(m 2·s ·kPa) 以液相组成差表示的总推动力为 33*(110.50.0320.725 1.06)kmol/m 1.504kmol/m c c c pH c ?=-=-=??-= 其对应的总吸收系数为 m/s 10855.6m/s 102.5725.01055.11111664G L L ---?=?+?=+=k H k K （2）吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为 %58.95%10010 2.51097.4/1/166G G G G =???==--k K K k 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为10 5.0 kPa ，操

第八章 传质过程导论 第九章 气体吸收

第八章传质过程导论 第九章气体吸收 1-1 吸收过程概述与气液平衡关系 1-1 在25℃及总压为101.3kPa的条件下，氨水溶液的相平衡关系为p*=93.90x kPa。试求 (1) 100g水中溶解1g的氨时溶液上方氨气的平衡分压和溶解度系数H； (2) 相平衡常数m。 1-2 已知在20℃和101.3kPa下，测得氨在水中的溶解度数据为：溶液上方氨平衡分压为0.8kPa时，气体在液体中溶解度为1g (NH3)/1000g(H2O)。试求在此温度和压力下，亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。 1-3 在总压为101.3kPa，温度为30℃的条件下，含有15%（体积%）SO2的混合空气与含有0.2%（体积%）SO2的水溶液接触，试判断SO2的传递方向。已知操作条件下相平衡常数m=47.9。 1-2 传质机理 1-4 组分A通过厚度为的气膜扩散到催化剂表面时，立即发生化学反应：，生成的B离开催化剂表面向气相扩散。试推导稳态扩散条件下组分A、B的扩散通量及。 1-5 假定某一块地板上洒有一层厚度为1mm的水，水温为297K，欲将这层水在297K的静止空气中蒸干，试求所需时间为若干。已知气相总压为101.3kPa，空气湿含量为0.002kg/（kg 干空气），297K时水的饱和蒸汽压为22.38 kPa。假设水的蒸发扩散距离为5mm。 1-3 吸收速率 1-6 采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的CO2。已知25℃时CO2在水中的亨利系数为1.66×105kPa，现空气中CO2的体积分率为0.06。操作条件为25℃、506.6kPa，吸收液中CO2的组成为。试求塔底处吸收总推动力?p、?c、? X和? Y。 1-7 在101.3kPa及20℃的条件下，在填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。若在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数H＝1.995kmol/(m3·kPa)。塔内某截面处甲醇的气相分压为6kPa，液相组成为2.5 kmol/m3，液膜吸收系数k L=2.08×10-5m/s，气相总吸收系数K G＝1.122×105 kmol/(m2·s·kPa)。求该截面处

第八章气体吸收过程考核试题

第八章气体吸收 一、选择与填空（30分） 1. 吸收操作的原理是气体混合物中各组分在溶剂中溶解度不同。 2. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数将_B__，相平衡常数将__C_，溶解度系数将__B___。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 3. 在吸收操作中，以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为__A___。 A. ； B. ； C. ； D. 。 4. 等分子反方向扩散通常发生在_蒸馏_单元操作过程中；一组分通过另一停滞组分的扩散通常发生在 _吸收__单元操作过程中。 5. 双膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的模型参数分别是_ZG,ZL__、_QC__和__S__。 6. 增加吸收剂用量，操作线的斜率__增大_，吸收推动力_增大。 7. 脱吸因数的定义式为__，它表示_ 平衡线斜率与操作线___

之比。 8. 在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将__A__。 A. 不变； B. 不确定； C. 减小； D. 增大。 9. 推动力（）与吸收系数_ D_相对应。 A. ； B. ； C. ； D. 。 二、计算题（70分） 1. 在压力为101.3kPa 、温度为30℃的操作条件下，在某填料吸收塔中用清水逆流吸收混合气中的NH3。已知入塔混合气体的流量为 220 kmol/h，其中含NH3为1.2% ( 摩尔分数)。操作条件下的平衡关系为Y =1.2X（X、Y均为摩尔比），空塔气速为1.25m/s；气相总体积吸收系数为0.06 kmol / (m3·s)；水的用量为最小用量的1. 5倍；要求NH3的回收率为95%。试求： （1）水的用量； （2）填料塔的直径和填料层高度。（25分） 解： （1）220

二氧化碳的实验室制取与性质实验报告

二氧化碳的实验室制取与性质实验报告 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

二氧化碳的实验室制取与性质实验报告 实验目的：学习CO 2 的的实验室制取方法及性质 实验用品：锥形瓶、双孔橡胶塞、长颈漏斗、烧杯、集气瓶、量筒、玻璃导管、胶皮管、单孔橡胶塞、铁架台（带铁夹）、试管、试管夹、玻璃片、酒精 灯。 大理石（或石灰石）、稀盐酸、澄清的石灰水、紫色石蕊溶液。蜡烛、 木 条、蒸馏水、火柴。 一、二氧化碳与氧气制取的比较 氧气二氧化碳 反应原理 （即化学 反应方程 式） 发生装置 收集方法 验满方法 检验方法 注意事项制取气体之前，先要（简述方法）。 二、二氧化碳的性质 1、物理性质：色味的气体，密度比空气，溶于水。 步骤和方法（可用图示）现象结论或原理 1、收集一满瓶500ml的 CO 2 ， 然后再倒入一个内放燃着的 高低不同蜡烛的烧杯中。 _____蜡烛先熄 灭，______蜡 烛后 熄灭。 CO 2 密度比空气______， ____燃烧，____支持燃 烧。 2、向两支试管中分别加入 2ML蒸馏水，然后各滴入1 ——2滴石蕊溶液，观察试 管中溶液的颜色。将其中一 支试管静置。向另一支试管 中通入二氧化碳，观察现 象，并与静置的试管中溶液 的颜色进行对比。将通入二 氧化碳的试管放在酒精灯火 焰上加热，观察现象。 3、二氧化碳与石灰水反应 取一支小试管注入少量澄清 的石灰水，通入 ．．CO．．2．气体 ．．。 观察现象 石灰水_______ CO 2 和Ca(OH) 2 反应方程 式： 2、化学性质（总结） (1) ； (2)CO 2 与水反应方程式：，CO 2 溶于水溶液显性，能色石蕊试液变成色。 (3) CO 2 与澄清石灰水反应方程式：。 2

二氧化碳吸收

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。

二氧化碳制取实验报告

二氧化碳制取实验报告 一、学习目标： 1．知识与技能 (1)了解实验室中制取CO2的药品和反应原理； (2)探究实验室中制备CO2的装置； (3)了解实验室中制取气体的操作步骤； 2．过程与方法 初步认识观察分析、讨论、归纳、总结、理解及运用的科学方法过程。 3．情感态度与价值观 养成互相交流，勇于实践的良好习惯。 二、课前预习： 认真阅读课本P113-115内容，类比氧气的实验室制法的方法线和知识线，边看边思考： (1)实验室中制取二氧化碳气体的药品和反应原理是什么？ (2)实验室中制备二氧化碳气体的发生装置和收集装置如何选择？ (3)实验室中制取二氧化碳气体的操作步骤？ 三．课内探究： 1、药品及原理 我认为实验室制取二氧化碳最理想的药品是: 。 反应原理：（文字表达式）。 2、实验装置 发生：型 收集：法 思考：a.如果要制取较多量的二氧化碳气体，可以把试管换成哪些仪器？ b.如果想在制气的过程中补充酸液，或控制酸液的加入量，可设计怎样的装置？ c.如果要控制反应的发生和停止，还可怎样设计装置呢？ 3、实验步骤：

四.课堂演练： 1. 实验室制取二氧化碳用不到的仪器是（）。 A.长颈漏斗 B.广口瓶 C.酒精灯 D.集气瓶 2.实验室选择制取气体的装置时，可以不考虑的因素是（） A．反应物的性质和状态 B．反应条件 C．所制气体的性质 D．所制气体的颜色 3.小强在化学课上知道了蛋壳的主要成份是碳酸钙，决定制作一个无壳鸡蛋送给妈妈。他应该从厨房中选择鸡蛋和下列物质中的（） A．味精 B．白酒 C. 酱油 D.食醋 4. 请你根据下图回答下列问题： （1）指出下列编号仪器的名称：H 、I ； （2）用D装置收集某种气体时，如何判断气体已收集满：；（3）实验室制取二氧化碳时可选用的发生装置是，可以选用的收集装置是；用该发生装置制取气体应满足的一般条件是。 若选用G装置收集二氧化碳，应从（选填“a”或“b”）通入。 （4）氨气（NH3）是一种无色、有刺激性气味，密度比空气小，极易溶于水的气体，其水溶液称为氨水。某课外兴趣小组同学用加热氯化铵和消石灰的固体混合物制取氨气，他们应选择的发生装置是，选用的收集装置是；