Печать 2 / 6_1

Лабораторна робота №5

Дослідження масопереносу при десорбції в насаджувальній колоні

Мета роботи:

1. Вивчити принцип роботи колон насадок;

2. Ознайомитися з процесом десорбції при продуванні розчину інертним газом;

3. Вивчити кінетику процесу масопереносу, знайти число одиниць перенесення і висоту одиниці перенесення;

4. Порівняти експериментальні дані з результатами розрахунку по теоретичних формулах і пояснити причини розбіжностей.

Абсорбція - це процес поглинання газу рідким поглиначем, в якому газ розчиняється. Десорбція - виділення поглинутого газу з розчину. При десорбції відбувається перехід речовини з рідкої фази в газову. Таким чином цей процес є одним з видів процесу масопередачі. Рідка фаза складається з поглинача /розчинника/ і абсорбованого компонента. Газова фаза складається з інертної частини /не поглинений газ/ і активного компоненту. Інертний газ і розчинник є носіями компоненту. Процес десорбції, який як правило поєднується з абсорбцією, слугує для регенерації поглинача і виділення абсорбованого компоненту в чистому вигляді. У ряді випадків десорбція є самостійним, основним процесом.

Зазвичай десорбція проводиться при зниженні тиску над розчином, при нагріві рідини, при продуванні розчину інертним газом.

Для здійснення процесів десорбції - абсорбція переважно використовує насадки і барботажні тарільчаті апарати. Для розрахунку цих апаратів необхідні зведення по кінетиці процесу, які залежать від режиму роботи і типу апарату.

Опис експериментальної установки

Дослідна установка (Рисунок 6.1) складається з абсорбера 7 для насичення води, напірного бака 6 і десорбера 1 типу насадки. Як тіла насадок використовується комбінована насадка. Висота насадки Н = 450 мм, внутрішній діаметр апарату D=0,095 м, S = 7,08 10м . Вода поступає в абсорбер 7 знизу. Витрата її контролюється по ротаметру 52 вентилем 82 .Знизу в абсорбер подається з балона 10. Витрата газу встановлюються по манометру редуктора 9. Насичена вода заповнює, напірний бак 6, звідки або зливається через кран 42 або подається через вентиль 81 та ротаметр 5 в розподільний пристрій десорбера 1 і стікає по насадці. Повітря засмоктується компресором 12 і, проходячи ротаметр 53, поступає в десорбер, де відбувається відгін . Десорбована вода проходить через гідравлічний затвор і збирається в мірній посудині 13.

Витрата води, що поступає на абсорбцію, встановлюється по ротаметру 51, витрата води на десорбцію - по ротаметру 52, а витрата повітря - по ротаметру 53. Температура води, що поступає, і повітря вимірюється ртутними термометрами і при малих навантаженнях по рідині витрата води встановлюється об’ємним методом за допомогою мірника 13. Гідравлічний опір десорбера визначається за допомогою дифманометра 2. Тиск в процесі абсорбції підтримується по манометру редуктора 9, встановленого на балоні.

1- десорбер; 2 - дифманометр; 3 - термометр; 4 - запірний кран; 5 - ротаметр; 6 - напірний бак;

7 - абсорбер; 8 - регулювальній вентиль; 9 - редуктор; 10 - балон з ;12 - компресор;

13 - мірна посудина.

Рисунок 6.1 - Схема лабораторної установки

Техніка безпеки:

1. Перед початком роботи перевірити справність та надійність установки.

2. Постійно слідкувати за подачею газу. У разі виникнення аварійного положення спочатку перекрити вентиль подачі газу на балоні, потім відключити воду та одночасно відключити компресор, закрити всі вентилі, починаючи з 8 .

3. При роботі компресора не дозволяється торкатися рухомих деталей.

4. Увімкнути установку до мережі можливо тільки після виконання вказаних перевірок. Вмікає установку лаборант або викладач.

5. Роботу на установці треба проводити суворо дотримуючись інструкції.

Методика проведення досліджень

На рисунку 6.2 представлена схема щита управління установкою.

Рисунок 6.2 - Схема щита управління

1. Підготовка до роботи

1.1 Включити підсвічування приладів (П.З.).

1.2 Поставити двоходовий кран П1 в положення Г (гідродинаміка).

1.3 Відкрити вентиль 8 на щиті управління. Краном на лінії, що підводить, (на схемі немає) встановити по ротаметру P1 витрату води, що подається в напірний бак; через абсорбер (~1/4 шкали).

1.4 Вигвинтити пробку верхньої головки мірного скла напірного бака для виходу повітря (повітряник).

1.5 Обережно відкрити вентиль газового балона.

1.6 Відкрити подачу газу на абсорбер (не більше 2 ат. по манометру). Перевірити чи відкритий повітряник. Максимально досяжна концентрація С0₂ у воді при атмосферному тиску складе 0,1688 г/100 р. води при 20°С і 0,1257 при 30°С, що приблизно рівне 1,2 + 1,6 г/л.

1.7 Після заповнення напірного бака водою (приблизно на 1/3 по мірному склу) перекрити подачу води. Перекрити подачу газу. Загвинтити пробку мірного скла.

2. Вивчення масопереносу;

2.1 Поставити перемикач програми роботи П1 в положення "абсорбція".

2.2 Вентилем 81 по ротаметру РЗ з обов'язковим візуальним контролем на десорбері встановити необхідну щільність зрошення розчином.

2.3 Після появи рідини в зливній трубі перемикачем П2 включити компресор.

2.4 Вентилем 84 по ротаметру Р2 встановити необхідну витрату повітря.

3. Зупинка

3.1 Перекрити вентилі подачі розчину і води 81,82.

3.2 Вимкнути компресор.

3.3 Закрити вентиль 84 подачі повітря.

3.4 Вимкнути підсвічування ПЗ.

Методика вивчення масообміну при десорбції:

При вивченні процесу масообміну слід:

1. Заповнити напірний бак 6 розчином CО₂ у воді, пропускаючи воду і газ через абсорбер 7. Перед заповненням зняти пробку у верхній головці мірного баку, щоб уникнути підвищення тиску в системі. Бак заповнити на 1/3.

Тиск по манометру на балоні з CО₂ підтримувати до 2 ат. Перемикач роботи П1 поставити в положення "А".

2. Встановити титр розчину, для чого:

а) сполоснути мірну колбу водою, що дистилює. Встановити на однаковому рівні всі розчини в бюретках;

б) відібрати у колбу 25 мл розчину;

в) додати у колбу 3 краплі фенолфталеїну;

г) помірно додавати по краплях 0,1 N розчин HСl постійно збовтуючи колбу, до зникнення малинового забарвлення;

д) знаючи кількість, що пішла на титрування знайти нормальність розчину по формулі:

.

3. Відкрити вентиль 81 і встановити витрату води, насиченої, так, щоб вода поступала на насадку десорбера або тонкою цівкою, або у вигляді крапель.

4. Коли вода почне витікати з десорбера, за допомогою секундоміру і мірного циліндра визначити витрату води Lv, м3/с.

5. У мірну колбу з притертою пробкою відібрати з напірного бака пробу розчину (~50 мл). Відбір проб проводиться тричі (до досвіду, в середині досвіду і в кінці) з метою отримання середньої проби розчину.

6. Перемикачем П2 включити компресор і по ротаметру Р2 вентилем 84 встановити витрату повітря 60 - 70 ділень по ротаметру.

7. Відібрати 30 - 50 мл проби розчину, минулого десорбер в колбу з притертою пробкою.

8. Повторити дослід при таких же витратах повітря, але при максимальній витраті рідини.

9. Вимкнути компресор. Злити з напірного бака розчин в каналізацію.

10. Провести аналіз середньої проби розчину, що поступає, і абсорбованої рідини на зміст.

Виконав студент групи ХО-01 Почепко А.С.