2.4. Лабораторная работа на тему:

“Абсорбционная очистка газа”

Цель работы:

1) практическое ознакомление с работой абсорбера и процессом абсорбции СО₂ из газа раствором моноэтаноламина;

2) расчет коэффициента абсорбции.

Описание установки представлено на рис. 2.1.

Абсорбер (7) заполнен насадкой, удельная поверхность которого  = 415 м²/м³, высота заполнения 60 см. Под решеткой (8) подведена трубка для подачи газа. Насадка орошается раствором моноэтаноламина, который подается из емкости (16) насосом (14) через распылитель (6). Абсорбер снабжен водомерным стеклом (19), кранами для подачи и отбора раствора и краном для слива раствора моноэтаноламина (18). Газовые часы (1) установлены на выходе газа из буферной емкости (3).

2.4.1. Методика проведения лабораторной работы

Материалы

установка абсорбционной очистки газов (рис. 2.1)

реометр

газовые часы

секундомер

газовый шприц

хроматограф

газовый баллон с СО₂

мерный цилиндр – 500 мл

Рис. 2.1. Схема установки абсорбционной очистки газа от СО₂:

1-газовые часы, 2,4,9,10,12,15,17,18- краны, 3,11-буферные емкости,

6-распылитель, 7-абсорбер, 8-решетка, 13-баллон, 14-насос, 16-ем-

кость с моноэтаноламином, 19-водомерное стекло

Реактивы

моноэтаноламин

Ход работы

Пуск установки начинается с подачи в абсорбер раствора моноэтаноламина. Для этого:

1) включить насос (14);

2) отрегулировать краном (17) равномерное орошение насадки;

3) провести контроль орошения по водомерному стеклу (19) – уровень в стекле должен быть постоянным.

4) определить скорость орошения, собирая раствор моноэтаноламина в мерный цилиндр (через тройник, устроенный на линии циркуляции (15) и отмечая время сбора по секундомеру;

5) установить постоянный уровень жидкости в нижней части абсорбера;

6) начать подачу газа из баллона (13);

7) определить скорость подачи газа по газовым часам (1). Скорость подачи газа должна быть минимальной;

8) установить стационарный режим работы установки;

9) записать время и показания газовых часов;

10) отобрать в газовые пипетки пробы исходного газа до абсорбера (кран 10);

11) отобрать в газовые пипетки пробы очищенного газа после абсорбера (4);

12) определить в отобранных пробах процентное содержание СО₂ (на газоанализаторе или методом газожидкостной хроматографии на хроматографе ЛХМ-8МД: на колонке длиной 5 м, заполненной активированным углем с 25 % иода. Температура колонок Т = 35 С, детектор-катарометр.

2.4.2. Расчетная часть

На основании полученных экспериментальных данных рассчитывают коэффициент K абсорбции диоксида углерода раствором моноэтаноламина по формуле

.

(2.11)

Для расчета K необходимо вычислить:

Количество М поглощенного СО₂, м³

М = Vн  (С1 – С2),

(2.12)

где V_н – объем газа, пропущенный через абсорбер и приведенный к нормальным условиям

,

(2.13)

где V₁ – объем пропущенного через абсорбер газа, измеренный на выходе по газовым часам и пересчитанный с учетом содержания в нем СО₂ на входе в абсорбер (С₁)

,

(2.14)

где V – объем газа по газовым часам; Р₁ – атмосферное давление; t – температура опыта; С₁ и С₂ – объемные доли СО₂ в газе до и после абсорбции.

В процессе хемосорбции СО₂ раствором моноэтаноламина можно принять Р_равн = 0, тогда Р = Р, где Р – парциальное давление СО₂ в газе, атм.

Парциальное давление СО₂ в газе вследствие хемосорбции моноэтаноламина меняется по высоте абсорбера. Поэтому в уравнении процесса абсорбции используют среднее значение, рассчитываемое как среднее арифметическое

,

(2.15)

_{где Рвход – парциальное давление СО2 на входе в абсорбер; Рвыход – парциальное давление СО2 на выходе из абсорбера; Рвход и Рвыход вычисляют из общего давления газа равного атмосферному (Р = 1 атм) и объемной доли в нем СО}2

Рвход = Робщ  С1,	(2.16)
Рвыход = Робщ  С2,	(2.17)

Поверхность раздела фаз F, м², в насадочных колоннах не равна геометрической поверхности насадки и определяется по эмпирическому соотношению

F = F1   ,

(2.18)

где F₁ – геометрическая поверхность насадки, м²;  – коэффициент смачивания насадки.

F₁ может быть найдена из соотношения

F1 = V2  ,	(2.19)
V2 = Н  S ,	(2.20)

где V₂ – объем насадки, м³;  – удельная поверхность насадки, м²/м³; Н –высота насадки, м; S – площадь сечения абсорбера, м².

Коэффициент смачивания определяет долю поверхности насадки, участвующей в процессе массообмена. Он рассчитывается на основании полученных экспериментальных данных

 = 1 – е–u,

(2.21)

где u – плотность орошения, то есть количество абсорбента, подаваемое на единицу площади сечения абсорбера в единицу времени

,

(2.22)

 – коэффициент, зависящий от вида насадки и изменяющийся в пределах 1...1,6 ч/м. Применительно к нашей насадки приближенно можно принять =1,  – время абсорбции, ч.