【正文】 每一部分的實驗主要考察塔壓降與氣速關(guān)系；氣體速度、洗滌液丙酮水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、液氣比對體積總傳質(zhì)系數(shù) KGa 的影響；洗滌液丙酮水溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、液氣比、表面活性劑、穩(wěn)定劑對吸收效果的影響。 主要實驗儀器及規(guī)格 表 31 實驗使用主要儀器相關(guān)信息表 實驗試劑及物性 表 32 實驗使用主要藥品相關(guān)信息表 儀器 型號 生產(chǎn)廠商 動 力波洗滌器 — 自制 空壓機（ 3臺） XK06— 010 龍海力霸通用機械有限公司 單相空調(diào)泵 GP— 125 浙江常威機電有限公司 丙酮分析儀 （ Gas alert microclip） MCXWHOYCN Made in mexico 旋片式正空泵 2ZX— 4 浙江宏興機械制造廠 電子天平 PL— 303 梅特勒 — 托利多儀器有限公司 恒溫電熱套 KDM— 500ml 北京厚惠實驗儀器有限公司 轉(zhuǎn)子流量計（ 2個 ） LZB— 06 燕山儀表總廠 截止閥 （ 4個 ） DN15， 寧波 恒信閥門公司 三通（ 4個） DX2500 丹東方圓有限公司 原料 性能指標(biāo) 生產(chǎn)廠商 丙酮 分析純，含量 ≥% 天津市富宇精細(xì)化工有限公司 37 實驗裝置 A 結(jié)構(gòu)圖 B 裝置實物照片 1循環(huán)泵； 2調(diào)節(jié)閥； 3流量計； 4循環(huán)液池； 5混合器； 6噴嘴； 7循環(huán)液加入口； 8含丙酮空氣入口； 9清洗柱； 10除沫器； 11畢托管； 12風(fēng)量閥； 13放空口； 14引風(fēng)機。1 22 22 19 18 出口濃度 248。1 22 20 20 24 27 出口濃度 248。1 18 17 19 出口濃度 248。1 17 17 19 出口濃度 248。1 23 20 21 出口濃度 248。1 20 20 20 出口濃度 248。1 23 23 23 出口濃度 248。1 21 21 21 出口濃度 248。1 23 23 出口濃度 248。1 20 20 20 出口濃度 248。1 29 29 29 出口濃度 248。1 19 19 30 30 22 出口濃度 248。1 23 21 23 21 19 出口濃度 248。1 21 16 26 21 21 出口濃度 248。1 19 19 21 22 出口濃度 248。1 21 20 20 30 出口濃度 248。1 15 30 26 18 23 出口濃度 248。1 21 19 16 19 出口濃度 248。1/248。1/248。2） /248。2=6； 則吸收率η =100% （ 248。2 6 8 10 15 混氣（左） /mm 8 15 65 150 大氣（右） /mm 31 25 26 15 混氣壓差 / kPa u 總 Φ He KGa /kmol/(m^3*h*kPa) 吸收率 η 溫度 T/（ ℃ ） 22 22 22 22 17 與大氣相通的另一端 U形管內(nèi)汞柱高度 H2=31mm； 氣壓高度差為Δ H，混合氣體壓差為Δ P： 所以，氣壓高度差Δ H=H2H1=318=23mm（塔內(nèi)壓力高于大氣）； 分析： H1H2時，Δ P=P 大氣 +ρ 汞 gΔ H； H1H2時，Δ P=P 大氣 ρ 汞 gΔ H； 因本數(shù)據(jù) H1H2， 則混合氣體壓差： Δ P=Δ P=P 大氣 +ρ 汞 gΔ H（ kPa） =98+（ 1395023103） 103 kPa = 5） 吸收率η的計算 已知：入口體積百分含量： 248。2 14 11 7 7 5 混氣（左） /mm 257 160 97 16 10 大氣（右） /mm 220 120 10 25 30 混氣壓差 / kPa u 總 Φ He KGa /kmol/(m^3*h*kPa) 吸收率 η L=100L/h（ D=29mm， d0=， uL=） G(L/h) 166 146 120 100 G 實際 (L/h) 3576 2980 uG(m/s) 16 以 %質(zhì)量濃度的丙酮水溶液 吸收丙酮數(shù)據(jù)為例，表 26（ a）中，當(dāng) L=100L/h，G=166L/h時，每行 參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)果的詳細(xì)計算過程如下： 在 L=100L/h， G 讀數(shù) =166L/h 時， 即 ul=4L/（ π D2） =4100/()103/3600 m/s=1） 氣體實際流量的計算： G 實際 = G 讀數(shù) =166=2） 氣速的計算： ug=4G 實際 /（ π D2） =4()103/3600 m/s=3） 液 氣比的計算： L/G 實際 =100/= 4） 混合氣體壓差Δ P 的計算： 已知：混合氣體 U形管內(nèi)汞柱高度 H1=8mm， 液 /氣： L/G 入口濃度 248。 實驗數(shù)據(jù)計算 已知：洗滌管直徑 D=29mm，噴頭直徑 d0=， g=， P 大氣 =98kPa, Vm= ρ 水 =1000kg/m3，ρ 空氣 =，ρ 轉(zhuǎn)子 =7800kg/m3，ρ 水銀 =13590kg/m3， G 實際 = G 讀數(shù) （ρ 水 （ρ 轉(zhuǎn)子 ρ 空氣 ） /ρ 空氣 （ρ 轉(zhuǎn)子 ρ 水 ） 1/2 = G讀數(shù) （ 1000（ ） /（ 78001000）1/2 = G讀數(shù) 即： ug=G 讀數(shù) /A 負(fù)荷性能圖數(shù)據(jù)列表及計算 表 23 負(fù)荷性能圖區(qū)域的數(shù)據(jù) 1）泡沫區(qū) /層流區(qū) G 讀數(shù) =165L/h， L=76L/h 時： G 實際 = G 讀數(shù) =( 165)L/h=4917L/h 液氣比： L/G 實際 =76/4917= 2）（ G 實際 ） MAX= G 讀數(shù) =(165)L/h=4917L/h 3） (L/G)MAX=62/= 壓降與氣速數(shù)據(jù)列表及計算 負(fù)荷性能圖（泡 沫區(qū) /層流區(qū)） G(L/h) 165 147 132 110 93 76 G 實際 (L/h) 4917 3278 L(L/h) 76 77 72 72 72 62 L/G 實際 G(L/h)max （ L/G） max 14 表 24 塔徑 D=29mm 的 壓降與氣速關(guān)系數(shù)據(jù)（ a） 表 24 塔徑 D=29mm 的 壓降與氣速關(guān)系數(shù)據(jù)（ b） 當(dāng) L=148L/h， G 讀數(shù) =163L/h 時： G 實際 = G 讀數(shù) =( 163)L/h= ug=G 實際 /A =4 G 實際 /（ π D2） =4103/(3600)=全塔壓差： H=H 右 H 左 =（ 15038） mm=112mm 塔壓降： P=ρ 水 gH=（ 1000 112 103） Pa= Pa 清水吸收丙酮數(shù)據(jù)列表 表 25 清水吸收丙酮的關(guān)系數(shù)據(jù) L=148L/h G(L/h) 163 138 108 88 75 60 u(m/s) 左（塔頂 mm） 38 56 62 69 68 69 右（塔底 mm） 150 128 124 116 116 112 全塔壓差H(mm) 112 72 62 47 48 43 塔壓降 P（ Pa） L=110L/h G(L/h) 163 140 109 89 76 60 u(m/s) 左（塔頂 mm） 91 90 86 85 84 84 右（塔底 mm） 93 96 99 100 101 101 全塔壓差H(mm) 2 6 13 15 17 17 塔壓降 P（ Pa） 147 15 不同濃度的丙酮水溶液吸收丙酮數(shù)據(jù)列表及舉例計算 表 26 %質(zhì)量濃度的丙酮水溶液吸收丙酮的關(guān)系數(shù)據(jù)（ a） L=100L/h（ D=29mm， d0=， uL=） G(L/h) 70 100 120 146 166 G 實際 (L/h) 2086 2980 3576 uG(m/s) 液 /氣： L/G 入口濃度 248。若 在丙酮 水體系中加入丙酮穩(wěn)定劑聚乙烯醇， 研究發(fā)現(xiàn)，聚乙烯醇可明顯降低丙酮的蒸汽分壓， 具有使丙酮水溶液穩(wěn)定的效果。 比未加表面活性劑時的氣液傳質(zhì)系數(shù) kL小，所以溶質(zhì)在水中的溶解度會有所減低。=1/kL+1/kS (3) 式中： 1/kL 為未加入表面活性劑時的傳質(zhì)阻力，而 1/ks 為加表面活性劑時所帶來額外的傳質(zhì)阻力。(cicL) (2) 其中， kL在不加表面活性劑存在時，丙酮從氣相向水相傳遞的過程可通過傳質(zhì)驅(qū)動力來表示，方式如下： NA=kL(cicL) (1) 式中： NA 為單位時間單位接觸面積下從氣相中傳遞到液相中質(zhì)量的量； kL 為氣液傳質(zhì)系數(shù)； ci 為氣液界面達(dá)到平衡時的液膜中溶質(zhì)的濃度； cL為液相中溶質(zhì)的濃度。在質(zhì)量傳遞過程中，由于表面活性劑的加入，使傳質(zhì)阻力的增加，這一阻力稱為界面阻力；在溶解、吸收、液 液萃取等傳質(zhì)過程中都存在著界面阻力的現(xiàn)象，結(jié)合圖 24，可更容易地理解界面阻力對氣液傳質(zhì)過程的影響。 在丙酮 水體系中加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，考察其對吸收效果的影響。為此，華南理工大學(xué)與某公司的廉磊、高前進(jìn)，江燕斌等人研究了在用水吸收丙酮過程中，He 計算 （ m） He 計算 （ m） He 計算 （ m） He 計算 （ m） He 計算 （ m） Vg （ m/s） d0（ m） Vl（ m/s） He 實測 （ m） He 計算 （ m） 圖 22 液體逆向噴射高度模型 圖 23 十二 烷基苯磺酸鈉對 Nt 的影響 12 加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，考察表面活性劑對丙酮水吸收效果的影響。傳統(tǒng)的活炭吸附 解析 精餾回收工藝，具有工藝耗能高、工藝安全性與穩(wěn)定性差的缺點，所以新型的水吸收 精餾回收丙酮工藝近年得到關(guān)注。由表 3 可以看出，當(dāng)液體噴射速度和氣相速度均保持 不變時，液體的噴射高度隨噴射口直徑增加而增大 [10]。從表 1 可以看出，當(dāng)噴射口直徑和氣相速度保持不變時，液體噴射高度隨液體噴射速度的增加而增大。文獻(xiàn) [40]中提出的經(jīng)驗公式如下 Ψ=K/d0=（ d0+1000d03） (5) 11 由實驗將上式修正 Ψ= （ d0+1000d03） (6) 式 (4)和式 (6)為動力波濕式洗滌器液體噴射高度 的計算式。有一部分水頭損失 △ H，是射流克服氣流的阻力。動力波濕式洗滌器的液體噴射方式是屬于垂直向上且非淹沒射流。 kPa)； Ψl、 Ψ2 分別為進(jìn)、出洗滌管的氣相中溶質(zhì)組分的體積分?jǐn)?shù)； p 為氣相總壓力， kPa； H 為洗滌液噴射高度， m。 可得到體積 總傳質(zhì)系數(shù)計算式 KGa=4qG/（ πD2Hp） lnΨl/Ψ2 (3) 式中： KGa 為動力波洗滌器體積總傳質(zhì)系數(shù)， kmol/(m3 將式 (1)代入式 (2)中，并積分，積分邊界條件是： h=0， Ψ=Ψ2； h=H， Ψ=Ψl。 由圖 21 可知，對此微元內(nèi)溶質(zhì)組分丙酮氣體作質(zhì)量衡算可得 NAa（ πD2/4） dh=qGdΨ (2) 圖 21 液體噴射高度與氣速的關(guān)系 10 式中： NA 為丙酮氣體的吸收速率， kmol/(m2 kPa)； pA 為溶質(zhì)在氣相主體中的分壓， kPa； p*A 為與液相主體組成濃度成平衡的氣相分壓， kPa。 其傳質(zhì)模型以分壓為推動力的吸收速率表達(dá)式為 NA=KG