碱液吸收法测SO2装置

碱液吸收法测SO2装置本实验采用填料吸收塔，用25％NaOH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：1790mm4．除雾折板：角度60度5．喷淋器：D＝60mm3mm孔6．喷淋密度：6～8m3/(m2h)7．填料：空心多面球规格：25mm8．操作压力：常压9．吸收温度：20度10．NaOH吸收液：5％11．SO2进气浓度：0.01％～.05％12．空塔气速：0.5～1.2m/s13．压力损失：500Pa/m14．液气比：1～10L/m315．雾沫夹带：小于7％16．处理气量约：200m3/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+SO2——Na2SO3+H2ONa2CO3+SO2——Na2SO3+CO2Na2SO3+SO2+H2O——2NaHSO3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，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。SO2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4.2.9SO2配气系统1套：（保口废气流量计、SO2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：2200mm×550mm×2100mm4.2.25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=0.1mol/L]调节pH至5.4。4.3.2碘贮备液[c=0.05mol/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25mL碘贮备液，以硫代硫酸钠溶液[c=0.1mol/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(I2)＝225)(322VOSNac式中:：c(I2)——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=0.005mol/L]：准确吸取100mL碘贮备液[c=0.005mol/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120～140℃干燥1.5～2h，在干燥器中冷却至室温。称取0.9～1.1（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=0.1mol/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(Na2S2O3)=67.35)(10061000214)(25000.2500VVWVVW式中：c(Na2S2O3)——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——碘酸钾相对分子质量。4.3.50.5%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5kg，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50mL。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。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）。然后，开启烟气测试仪，以0.5L/min的采样流量采样5~10min（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4~5组数据。5.9实验完毕后，先关掉SO2气瓶，待1~2min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（V0），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=papv（式1）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Ｕ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=)/(2smpKkp（式2）式中Kp——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，㎏/m3气流的密度可按下式计算：=2.696[1.293(1-Yw)+0.804Yw]ssTp(㎏/m3)（式3）式中：sp——测定断面上气流的平均静压（绝对压力），sp=asppkPaPs——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v，则气体流量为Q=Av(m3/s)(式4)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sP，并算出气体流量Q=)(23smpAs（式5）式中：sP——均流管处气流平均静压的绝对值，Pa——均流管的流量系数。标准状态下（273.15K101.33KPa）的干气体流量为QN=2.696sswTpyQ)1((m3/s)6.1.4由样品分析数据计算标准状态下气体中SO2的浓度)/(100064)()()(3202mmgVIcVVSONd（式6）式中：)(2SO——标准状态下二氧化硫浓度，mg/m3C(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，mL64——SO2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=1.58mammTBptq（式7）式中：mq——采样流量，L/mint——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(η)可由下式近似求出：η=121CC×100%（式8）式中：C1——标准状态下吸收塔入口处气体中SO2的质量浓度，mg/m3C2——标准状态下吸收塔出口处气体中SO2的质量浓度，mg/m36.1.6吸收塔压降（△p）的计算：△p=p1-p2（式9）式中：p1——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(pso2)的计算：pso2=p4.22/100032/103（式10）6.1.8体积吸收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：)()(1321hmkmolyAhyyQKmra（式11）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；my——对数平均推动力22112211ln)()(yyyyyyyyym（式12）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（ym）可表示为：2121yyInyyym（式13）由于实验气体中SO2浓度较低，则摩尔分数y1、y2可用下式表示：ppyA11ppyA22（式14）式中：PA1、PA2——进出塔气体中SO2的分压力，PaP——