1、碱液吸收法测 SO2 装置本实验采用填料吸收塔，用 25NaOH 或 NaCO3 溶液吸收 SO2。通过实验可进一步了解用填料吸收塔净化有害气体的方法，同时还有助于加深理解在填料塔内气液接触状况及吸收过程的基本原理。一、实验的目的1.1 了解用吸收法净化废气中 SO2 的原理和效果；1.2 改变空塔速度，观察填料塔内气液接触和液泛现象；1.3 掌握测定填料吸收塔的吸收效率及压降的方法；1.4 测定化学吸收体系（碱液吸收 SO2）的体积吸收系数。二、技术条件与指标1动力装置为负压式 2塔径：300mm，共 5 段3塔高：1790mm 4除雾折板：角度 60 度5喷淋器： D60mm 3mm 孔
2、6喷淋密度：68m 3/(m2h)7填料：空心多面球 规格： 25mm 8操作压力：常压9吸收温度：20 度 10NaOH 吸收液：511S O 2 进气浓度： 0.01.05 12空塔气速：0.51.2m/s13压力损失：500Pa/m 14液气比：110L/m 315雾沫夹带：小于 7 16处理气量约：200m 3/h17吸收效率：80三、实验原理含 SO2 的气体可采用吸收法净化。由于 SO2 在水中溶解度不高，常采用化学吸收法。吸收 SO2 的吸收剂种类较多，本实验采用 NaOH 或 NaCO3 溶液作为吸收剂，吸收过程发生的主要化学反应为2NaOH+SO2Na2SO3+H2ONa2C
3、O3+SO2Na2SO3+CO2Na2SO3+SO2+H2O2 NaHSO3本实验过程中通过测定填料吸收塔进出口气体中 SO2 的含量，即可近似计算出吸收塔平均净化效率，进而了解吸收效果。气体中 SO2 含量的测定可采用碘量法或 SO2 测定仪。本实验通过测出填料塔进出口气体的全压，即可计算出填料塔的压降，若填料塔的进出口管道直径相等，用 U 型管压差计测出其静压差即可求出压降。对于碱液吸收 SO2 的化学吸收体系，还可通过实验测出体积吸收系数。四、实验装置、流程仪器设备和试剂4.1 试验装置、流程吸收液从储液槽由水泵并通过转子流量计，由填料塔上部经喷淋装置喷入塔内，流经填料表面由塔下部排出，
4、回入触液槽。空气由高压离心风机与 SO2 气体相混合，配制成一定浓度的混合气。SO 2 来自钢瓶，并经流量计计量后进入进气管。含 SO2 的空气从塔底部进气口进入填料塔内，通过填料层后，气体经除雾器后由塔顶排除。4.2 实验仪器设备配有试验装置有：4.2.1 微电脑尾气浓度检测系统 1 套4.2.2 微电脑在线风量检测系统 1 套4.2.3 微电脑在线风压检测系统 1 套4.2.4 微电脑在线风速检测系统 1 套4.2.5 微电脑在线温度、湿度检测系统 1 套4.2.6 显示器 1 套4.2.7 数据处理分析系统 1 套4.2.8 计算机通讯接口 1 个4.2.9 SO2 配气系统 1 套：（
5、保口废气流量计、SO 2 气体、SO2 钢瓶）4.2.10 贮液箱 1 只4.2.11 液晶耐腐泵 1 台4.2.12 液体转子流量计 1 个4.2.13 加药口 1 个4.2.14 取样检测口 6 个4.2.15 风量调节装置 1 套4.2.16 气体整流板 1 块4.2.17 气体混合系统 1 套4.2.18 静压测口 2 个4.2.19 除雾器 1 套4.2.20 高压离心风机 1 台4.2.21 空心多面球填料若干4.2.22 仪表控制箱 1 台4.2.23 固定支架 1 套4.2.24 连接管道、阀门及电器开关等 1 套。整体外形尺寸：2200mm550mm2100mm4.2.25
6、温度计 2 支4.2.26 盒式大气压力计 1 只4.2.27 璃筛板吸收瓶（125mL） 20 个4.2.28 形管（250mL） 20 个4.2.29 气测试仪（采样用） 2 台或综合烟气分析仪 2 台4.3 试剂4.3.1 采样吸收液：取 11g 氨基磺酸铵，7g 硫酸铵，加入少量水，搅拌使其溶解，继续加水至 1000mL，以硫酸c=0.05mol/L和氨水c=0.1 mol/L调节 pH 至 5.4。4.3.2 碘贮备液c=0.05 mol/L：称取 12.7g 碘放入烧杯中，加入 40g 碘化钾，加 25mL 水，搅拌至全部溶解后，用水稀释至 1L，贮与棕色试剂瓶中。标定：准确吸取
7、25mL 碘贮备液，以硫代硫酸钠溶液c=0.1 mol/L滴定，溶液由红棕色变为淡黄色后，加 5mL5淀粉溶液，继续用硫代硫酸钠滴定至蓝恰好消失为止，记下用量，则：c(I 2) 5)(32VOSNac式中:：c(I 2)碘溶液的实际浓度，mol/L；c(Na2S2O3)硫代硫酸钠溶液实际浓度 mol/L；V消耗硫代硫酸钠溶液的体积， mL1.液体入口 2、气体入口 3、液体分布器 4、外壳6、入孔 7、填料支撑 8、气体入口 9、液体出口10、防止支撑板堵塞的大填料和中等填料的砌层（无需与塔德主体填料相同） 11、液体再分布器 12、填料支撑 13、14、填料（乱堆或砌放）4.3.3 碘溶液c
8、=0.005 mol/L：准确吸取 100mL 碘贮备液c=0.005 mol/L于 1000mL 容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，贮于棕色瓶内。保存于暗处。4.3.4 硫代硫酸钠：取 26g 硫代硫酸钠和 0.2g 无水碳酸钠于 1000mL 新煮沸并冷却了的水中，加 10mL异戊醇，充分混匀，贮于棕色瓶中。放置 3 天后进行标定。若混浊，应过滤。标定：将碘酸钾（优级纯）于 120140干燥 1.52h，在干燥器中冷却至室温。称取 0.91.1（准确至 0.1mg）溶于水中，移入 250mL 容量瓶中，稀释至标线，摇匀。吸取 25mL 此溶液，于 250mL 碘量瓶中，加 2g 碘化钾，溶解
9、后，加 10mL 盐酸c=2mol/L 溶液，轻轻摇匀。于暗处放置 5 分钟，加 75mL水，以硫代硫酸钠c=0.1 mol/L滴定。至溶液为淡黄色后，加 5mL 淀粉溶液，继续用硫代硫酸钠溶液滴定至蓝色恰好消失为止，几下消耗量（V ） 。另外取 25mL 蒸馏水，同样的条件进行空白滴定，记下消耗量（V）硫代硫酸钠溶液浓度可用下式计算：c(Na 2S2O3)= 67.35)(1061024)(5.VWV式中：c(Na 2S2O3)硫代硫酸钠溶液实际物质的量浓度，mol/L ；W碘酸钾的质量，gV滴定点消耗的硫代硫酸钠溶液的体积，mLV0滴定空白溶液的硫代硫酸钠溶液的体积，mL；214碘酸钾相对
10、分子质量。4.3.5 0.5%淀粉溶液：取 0.5g 可溶性淀粉，用少量水调成糊状，导入 100mL 煮沸的饱和氯化钠溶中，继续煮沸直至溶液澄清（放置时间不能超过 1 个月） 。(6)5%烧碱或纯碱溶液：称取工业用烧碱或纯碱 5 kg，溶于 0.1m3 水中。作为吸收系统的吸收液。五、实验方法和步骤5.1 按图正确连接实验装置，并检查系统是否漏气，并在储叶槽中注入配置好得 5%碱溶液。5.2 在玻璃筛板吸收瓶内装入采样用的吸收液 50 mL。5.3 打开吸收塔的进液阀，并调节液体流量，是液体均匀喷淋，并沿填料表面缓慢留下，以充分润湿填料表面，当液体有塔底流出后，将液体流量调解至 400L/h。
11、5.4 开高压离心风机，调节气体流量，使塔内出现液泛。仔细观察此时的气液接触状况，并记录下液体液泛的气速。5.5 逐渐减少气体流量，在液泛现象消失后。即在接近液泛现象，吸收塔能正常工作是，开启 SO2 气瓶，并调节其流量，使气体中 SO2 的含量为 0.01%0.5%（体积分数） 。5.6 经数分钟，待塔内操作完全稳定后，按表 2 的要求开始测量并记录有关数据。 5.7 在吸收塔的上下取样口用烟气测试仪（或综合烟气分析仪）同时采样。采样时，先将装入吸收液的吸收瓶放在烟气测试仪的金属架上。吸收瓶上和玻璃筛板相连的接口与取样口相连；吸收瓶上另一个接口与烟气测试仪的进气口相连（注意：不能接反） 。然
12、后，开启烟气测试仪，以 0.5 L/min 的采样流量采样 510min（视气体中的 SO2 浓度大小而定） 。取样 2 次。5.8 在液体流量不变，并保持其他中 SO2 浓度在大致相同的情况下，改变气体的流量，按上述方法，测取 45 组数据。5.9 实验完毕后，先关掉 SO2 气瓶，待 12min 后停止供液，最后停止鼓入空气。5.10 样品分析。将采过样的吸收瓶内的吸收液倒入锥形瓶中，并用 15mL 吸收液洗涤吸收瓶 2 次，洗涤液并入锥形瓶中，加 5mL 淀粉溶液，以碘溶液c=0.005mol/L滴定至蓝色，记下消耗量（V） ，另取相同体积的吸收液，进行空白滴定，记下消耗量（V 0） ，
13、并将结果填入表 1 中。六、实验数据的记录和处理6.1 实验数据的处理6.1.1 气体温度和含湿量的测定由于系统吸入的室内空气，所以近似用室内空气的温度和湿度代表管道内气体的温度 ts 和湿度 Yw。 由挂在室内的干湿球温度计测量的干球温度和湿度温度，可查得空气的相对湿度，由干球温度可查得相应得饱和水蒸气压力 Pv，则空气所含水蒸气的体积分数 Yw= （式 1）pav式中 Pv饱和水蒸气压力，kPaPa当地大气压力， kPa6.1.2 管道中各点气流速度的测定本实验用测压管和型管压力计或（倾斜微压计）测定管道中各测定的动压和静压。各点的流速按下式计算：V= （式 2）)/(2smpKk式中 K
14、p皮托管的校正系数Pk各点气体的动压，Pa测定断面上气流的密度，/m 3气流的密度可按下式计算：=2.6961.293(1-Yw)+0.804Yw (/m 3) （式 3）sTp式中： 测定断面上气流的平均静压（绝对压力） ， = kPasp spaPs 气流的平均静压（相对压力） ，kPaTs 气体（即室内气体）温度，K6.1.3 管道中气体流量的测定根据断面平均流速计算 根据各点流速可求出断面平均流速 ，则气体流量为vQ=A (m3/s) (式 4)v式中：A管道断面面积， m2用静压法测定 根据测得的吸气均流管入口处的平均静压的绝对值 ，并算出气体流量sPQ= （式 5）)(3sp式中：
15、 均流管处气流平均静压的绝对值，PasP均流管的流量系数。标准状态下（273.15K 101.33KPa）的干气体流量为 QN= 2.696 (m3/s)swTpy)1(6.1.4 由样品分析数据计算标准状态下气体中 SO2 的浓度（式 6）)/(1064)() 3202 mgVIcSONd式中： 标准状态下二氧化硫浓度，mg/m 3(2C(I2)碘溶液物质的量浓度，mol/LV滴定样品消耗碘溶液的体积， mLV0滴定空白消耗碘溶液的体积， mL64SO2 的相对分子质量；VNd标准状态下的采样体积，LVNd 可用下式计算 VNd=1.58 （式 7）maTBptq式中： 采样流量，L/min
16、mqt 采样时间，minTm流量计前气体的绝对温度， KPm流量计前气体的压力，kPaBa当地大气压力，kPa6.1.5 吸收塔的平均净化效率()可由下式近似求出：= 100% （式 8）12C式中：C 1标准状态下吸收塔入口处气体中 SO2 的质量浓度，mg/m 3C2标准状态下吸收塔出口处气体中 SO2 的质量浓度，mg/m 36.1.6 吸收塔压降（p）的计算： p=p1-p2 （式 9）式中：p 1吸收塔入口处气体的全压或静压，Pap2吸收塔出口处气体的全压或静压，Pa6.1.7 气体中 SO2 的分压(pso 2) 的计算：pso 2= （式 10）p4./1036.1.8 体积吸收
17、系统的计算以浓度差为推动力的体积吸收系数(Kra)可通过下式计算： （式)()(1321hmkolyAhQKra11）式中： Q通过填料塔的气体量， kmol/h；h填料层高度，m ；A填料塔的截面积， m2； y1,y2进出填料塔气体中 SO2 的摩尔分数；对数平均推动力 （式 12）m211ln)()(yy对于碱液吸收 SO2 系统，其吸收反应为极快不可逆反应，吸收液面上 SO2 平衡浓度 y*可看作零，则对数平均推动力（y m）可表示为：（式 13）21yIn由于实验气体中 SO2 浓度较低，则摩尔分数 y1、y 2 可用下式表示：（式 14）pA1pA2式中：P A1、P A2进出塔气
18、体中 SO2 的分压力，PaP吸收塔气体的平均压力，Pa将式 13 和式 14 代入 11 中，可得到以分压差为推动力的体积吸收系数（K Ga）的计算式。（式 15）)(1321pahmkolpInAhqGa6.2 实验数据记录6.2.1 将实验测的数据和计算的结果等填入表 1表 3 中实验时间 _年_月_日 实验小组人员 _大气压力 _KPa 室温 _液泛气速 _ m/s6.2.2 根据实验结果，以空塔气速为横坐标，分别以吸收效率和压降为纵坐标，绘出曲线。表 1 气体浓度测定记录表塔前 塔后测定次数空塔气速/(m/s)I2 液浓度/(mol/L) 标准状态下采样体积 VNd/L样品耗 I2液
19、 V/mL空白耗 I2液 V/mL标准状态下 SO2 浓度/(mg/m 3)标准状态下采样体积 VNd/L样品耗 I2液 V/mL空白耗 I2液 V/mL标准状态下 SO2浓度/(mg/m3)净化效率/%表 2 实验系统测定结果记录表气体状态 标准状态下气体中的 SO2 浓度空气流量 SO2 流量塔前 塔后 塔前 塔后测定次数液体流量/(m/s)体积流量/(L/min)摩尔流量Q/(kmol/h)体积流量/(L/min)摩尔流量Q/(kmol/h)温度t1/压力p1/Pa温度t2/压力p2/Pa质量浓度/(mg/m3) 分压力pA1/Pa质量浓度/(mg/m3分压力pA1/Pa填料层高度h/m塔截面积A/m2压降p/Pa表 3 实验结果汇总表测定次数液体流量/(kmol/h)气体流量Q/(kmol/h)液气比空塔气速/(m/s)塔内气体平均压力p/Pa体积吸收系数 KGa 13pahmkol净化效率/%压降p/Pa七、讨论7.1 由实验结果绘出的曲线，你可以得出哪些结论？7.2 过该实 验，你认为实验中还存在什么问题？应做哪些改进？7.3 还有哪些比本实验中的脱硫方法更好的脱硫方法？
