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Chemical Engineering

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气体吸收器

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气体吸收器用于清除气体流中的污染物, 例如排气中的飞气体。气体吸收器使用通常包含随机或结构化包装材料的柱。填料床吸收器利用气体和液体流逆流到对方。污染物气体被吸收到液体流中, 从而减少了出口气体中的污染物。吸收过程很大程度上取决于操作参数, 必须对其进行研究, 以优化过程。在这里, 我们将研究二氧化碳对水的吸收, 并考察其操作参数如何影响系统的分离和效率。

气体吸收装置使用与液体溶剂的接触, 从气体混合物中除去该物质。质量从气体混合物转移到溶剂, 与二个阶段接近平衡。然后, 气液相分离发生。这里显示了吸收体的整体材料平衡, 其中 V 和 L 分别是蒸汽和液体流速, 因而吸收的组分 a 的组分物质平衡在蒸气和液体阶段包含 a 的摩尔分数。总体传质系数是一个物种的浓度从一个流体流动到另一个的速率。这里, KG 是整体传质系数, 是气体被吸收的分压, P 星 a 是来自亨利定律的平衡压力, a 是传质有效面积, Z 是填料的高度, GS 是气体摩尔流率的每十字 列的截面。质量传递取决于每个阶段的传质系数, 以及吸收体中可用的 interphasial 区的数量。运用亨利定律和拉乌尔定律计算了液相浓度下的平衡分压。在下面的实验中, 一个填料柱式气体吸收器将被用于从气体流中吸附二氧化碳到水中。气体和水流分别从底部和顶部进入列, 使计数器流动。在进口的二氧化碳成分是控制使用的二氧化碳和空气阀门。然后测量出出口中二氧化碳的浓度。现在我们已经讨论了气体吸收的基本原理, 让我们来看看如何在实验室中运行仪器。

本演示中使用的设备是一个填料逆流气体吸收柱。该列是挤满了13毫升柏林鞍在床深度34厘米。在柱口和出口处的阀门允许气体逸出, 而红外光谱仪则用来测量气相中 CO2 的分压。要开始试验, 请切换主开关, 然后关闭用于控制柱中水量的阀门。完全打开气流阀, 打开压力调节阀。将气流速率设置为所需的水平。使用最少30升每分钟, 然后根据需要增加。使用调节阀将柱压力设置为大约 0.5 bar。接下来, 设置二氧化碳的流量从每分钟约四升开始, 然后设置水流量, 也开始在大约四升每分钟。在整个实验过程中调整水流, 以保持水箱中的恒定水位。样品和测量二氧化碳浓度的基础上, 中心, 和头部的柱使用在线压力表。重复执行八运行的实验。使用两种不同的气体流速、液体流速和二氧化碳浓度, 从而能够确定系统中最重要的变量。当流量改变时, 一定要允许系统达到稳定状态。

现在我们已经演示了如何执行气体吸收, 让我们来看看结果。首先, 计算各次运行的分压和平衡分压, 然后利用分压计算传质系数。计算值在这里显示为三角形, 而预测值, 显示为实线, 产生于计算操作和平衡线。用虚线绘制了模型值和平均传质系数的置信区间。在预测值和实际数值之间没有偏差, 表明该柱处于稳态状态, 在液相和气相中的界面处具有平衡。现在, 让我们比较在相同的操作条件下的传质系数。理论值, 显示为绿色和蓝色线, 显示了相似的趋向到实验数据。无论气体率是高还是低, 模型和实验的表现都一样, 表明气体流速对质量传递系数的影响很小或没有作用。

最后, 让我们来看看这项技术在工业中的一些应用。填料床吸收器是最常见的设备, 用于空气污染控制。在这种情况下, 气体吸收器通常称为洗涤。洗涤器用于从化工厂、炼油厂、纸浆和造纸厂的工业气体和喷口中除去硫酸、硝酸和盐酸等腐蚀性烟雾。从溶剂中除去吸收气体的操作称为剥离。为了回收吸收的气体和回收液体溶剂, 通常会与吸收器结合使用脱衣舞女。这是特别重要的, 当废水中含有氮和磷成分。这种废水曾经被直接排入海洋, 然而这导致藻类的过度生长, 称为富营养化, 这反过来严重破坏了自然生态系统。你刚刚看了朱庇特的气体吸收介绍。

你现在应该了解气体吸收器是如何去除气体流中的杂质, 如何在实验室中运行气体吸收体, 以及如何分析数据以理解分离。谢谢收看!

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