化工原理實驗報告吸收實驗

1、廣 西 大 學(xué) 實 驗 報 告 姓名 院 專業(yè) 班 年 月 日實驗內(nèi)容 指導(dǎo)教師 吸收實驗一、 實驗名稱：吸收實驗二、實驗?zāi)康模?.學(xué)習(xí)填料塔的操作；2. 測定填料塔體積吸收系數(shù)KYa.三、實驗原理：對填料吸收塔的要求，既希望它的傳質(zhì)效率高，又希望它的壓降低以省能耗。但兩者往往是矛盾的，故面對一臺吸收塔應(yīng)摸索它的適宜操作條件。（一）、空塔氣速與填料層壓降關(guān)系氣體通過填料層壓降P與填料特性及氣、液流量大小等有關(guān)，常通過實驗測定。若以空塔氣速m/s為橫坐標(biāo)，單位填料層壓降mmH20/m為縱坐標(biāo)，在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪如圖2-2-7-1所示。當(dāng)液體噴淋量L0=0時，可知關(guān)系為一直線，其斜率約1.02，

2、當(dāng)噴淋量為L1時，為一折線，若噴淋量越大，折線位置越向左移動，圖中L2L1。每條折線分為三個區(qū)段，值較小時為恒持液區(qū)，關(guān)系曲線斜率與干塔的相同。值為中間時叫截液區(qū)，曲線斜率大于2，持液區(qū)與截液區(qū)之間的轉(zhuǎn)折點叫截點A。值較大時叫液泛區(qū)，曲線斜率大于10，截液區(qū)與液泛區(qū)之間的轉(zhuǎn)折點叫泛點B。在液泛區(qū)塔已無法操作。塔的最適宜操作條件是在截點與泛點之間，此時塔效率最高。圖2-2-7-1 填料塔層的關(guān)系圖 圖2-2-7-2 吸收塔物料衡算（二）、吸收系數(shù)與吸收效率本實驗用水吸收空氣與氨混合氣體中的氨，氨易溶于水，故此操作屬氣膜控制。若氣相中氨的濃度較小，則氨溶于水后的氣液平衡關(guān)系可認(rèn)為符合亨利定律，吸收

3、平均推動力可用對數(shù)平均濃度差法進(jìn)行計算。其吸收速率方程可用下式表示： （1）式中：NA被吸收的氨量kmolNH3/h；塔的截面積m2H填料層高度mYm氣相對數(shù)平均推動力KYa氣相體積吸收系數(shù)kmolNH3/m3h被吸收氨量的計算，對全塔進(jìn)行物料衡算（見圖2-2-7-2）： （2）式中：V空氣的流量kmol空氣/hL吸收劑（水）的流量kmolH20/hY1塔底氣相濃度kmolNH3/kmol空氣Y2塔頂氣相濃度kmolNH3/kmol空氣X1，X2分別為塔底、塔頂液相濃度kmolNH3/kmolH20由式（1）和式（2）聯(lián)解得： （3）為求得KYa必須先求出Y1、Y2和Ym之值。1、Y1值的計算

4、： （4）式中：V01氨氣換算為標(biāo)態(tài)下的流量m3/hV02空氣換算為標(biāo)態(tài)下的流量m3/h0.98氨氣中含純NH3分?jǐn)?shù)對氨氣： （5）式中：V1氯氣流量計上的讀數(shù)m3/hT。，P。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氨氣的溫度K和壓強mmHgT1，P1氨氣流量計上標(biāo)明的溫度K和壓強mmHgT2，P2實驗所用氨氣的溫度K和壓強mmHg標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氨氣的密度（=0.769kg/m3）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度（=1.293kg/m3）對空氣： （6）式中：V2空氣流量計讀數(shù)m3/hT。，P。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的溫度K和壓強mmHgT3，P3空氣流量計上標(biāo)明的溫度K和壓強mmHgT4，P4實驗所用空氣的溫度K和壓強mmHgY1也可用取樣分

5、析法確定（略）。2、Y2值分析計算在吸收瓶內(nèi)注入濃度為NS的H2SO4VSml，把塔頂尾氣通入吸收瓶中。設(shè)從吸收瓶出口的空氣體積為V4ml時瓶內(nèi)H2SO4Vs即被NH3中和完畢，那么進(jìn)入吸收瓶的NH3體積Vo3可用下式計算： （7）通過吸收瓶空氣化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積為： （8）式中：V4通過吸收瓶空氣體積ml，由濕式氣量計讀取T。，P。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的溫度K和壓強mmHgT5，P5通過吸收瓶后空氣的溫度K和壓強mmHg故塔頂氣相濃度為： （9）3、塔底X1Y*1的確定由式（2）知：，若X2=0，則得： （10）X1值亦可從塔底取氨水分析而得。設(shè)取氨水VNml，用濃度為NS的H2SO4來滴定，中和后

6、用量為VSml，則： （11）又根據(jù)亨利定律知，與塔底X1成平衡的氣相濃度Y1*為： （12）式中：P塔底操作壓強絕對大氣壓（atm）E亨利系數(shù)大氣壓，可查下表取得：液相濃度5%以下的E值表2-2-7-1t（）01020253040E（大氣壓）0.2930.5020.7780.9471.251.94或用下式計算： （13）4、塔頂?shù)腦2Y2*的確定因用水為吸收劑，故X2=0 ，所以Y2*=05、 吸收平均推動力Ym （14）6、 吸收效率 （15）四、實驗流程簡介：吸收裝置如圖2-2-7-3所示，塔徑為110（mm），塔內(nèi)填料有一套為塑料階梯環(huán)，其它為瓷拉西環(huán)，均為亂堆。填料層高為600700

7、（mm）（請自量準(zhǔn)確）。氨氣由氨瓶1頂部針形閥放出，經(jīng)減壓閥2到達(dá)緩沖缺罐3，用閥4調(diào)節(jié)流量，經(jīng)溫度計23，表壓計5和流量計6分別測量溫度、壓力和流量后到達(dá)混合管?？諝饨?jīng)風(fēng)機(jī)7壓送至緩沖罐9，由旁路閥8和調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)風(fēng)量，經(jīng)溫度計23，表壓計10和流量計12分別測量溫度、壓力和流量后到達(dá)混合管與氨氣混合，后被送進(jìn)吸收塔13的下部，通過填料層縫隙向上流動。吸收劑（水）由閥16調(diào)節(jié)，經(jīng)流量計17測定流量后從塔頂噴灑而下。在填料層內(nèi)，下流的水滴與上流的混合氣接觸，氨被水吸收變氨水從塔底排出，氨水溫度由溫度計23測定，塔頂表壓和填料層壓降由壓差計14和15測定。從塔頂排出含有微量氨的空氣成為尾氣從閥

8、18排出大氣中，分析尾氣含氨量是用旋塞19取樣，先從三角瓶20除去水分，后經(jīng)吸收瓶21分析氨，氣量計22計量取出空氣量。五、實驗方法：（一）測壓降與空塔氣速步驟1、測定干塔壓降（1）打開旁路閥8，關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥11，啟動風(fēng)機(jī)7，慢慢打開閥11使風(fēng)量由零至最大，同時觀察壓差計15的讀數(shù)變化。（2）從流量計12的量程范圍擬定68組讀數(shù)。調(diào)節(jié)風(fēng)量由大至小，同時讀取空氣流量及塔壓降值。2、測定濕塔壓降（1）把風(fēng)量開至最大，慢慢打開閥16使水從塔頂噴淋而下，觀察填料層上的液泛情況及壓差計15的讀數(shù)變化。（2）調(diào)節(jié)風(fēng)量水量使液泛層高度2030mm左右，記下水流量及壓差計讀數(shù)。（3）保持水量不變，調(diào)節(jié)風(fēng)

9、量由大至小，測取68組風(fēng)量及塔壓降讀數(shù)。最后，讀取氣溫、水溫及填料層高度，記下塔內(nèi)徑數(shù)值。（二）測吸收系數(shù)步驟1、全開旁路閥8，關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥11，啟動風(fēng)機(jī)7，慢慢打開閥11使風(fēng)量由零至最大，同時觀察壓差計15的讀數(shù)變化。2、在吸收瓶內(nèi)置入已知濃度的H2SO41ml及2滴甲基紅，加適量蒸餾水搖勻后裝于尾氣分析管路上。關(guān)閉取樣旋塞19，記下濕式氣量計原始讀數(shù)。3、將水流量計17及空氣流量計12（采用旁路調(diào)節(jié)法）調(diào)到指定讀數(shù)。4、關(guān)閉氨氣緩沖罐上的氨氣流量調(diào)節(jié)閥4，松開減壓閥旋鈕，打開氨瓶上的總閥，然后，慢慢擰緊減壓閥旋鈕把氨氣引進(jìn)緩沖罐3，待罐上壓力表讀數(shù)達(dá)0.05MP左右時，停止轉(zhuǎn)動減壓閥

10、旋鈕，慢慢打開調(diào)節(jié)閥4，把氨氣送進(jìn)混合管。5、待塔的操作穩(wěn)定后（不液泛，不干塔，各儀表讀數(shù)穩(wěn)定），記錄各儀表讀數(shù)，同時進(jìn)行塔頂尾氣分析。6、尾氣分析方法是打開取樣旋塞19，使尾氣成泡狀通過吸收瓶液層，至瓶內(nèi)液體的紅色變淡黃色為止，即關(guān)閉旋塞，記下氣量計讀數(shù)。（8分）7、保持空氣和水流量不變，改變氨氣流量，重復(fù)上述操作一次。8、實驗完畢，先關(guān)氨瓶上的總閥，待氨氣緩沖罐上壓力表讀數(shù)為0后，再關(guān)閉氨氣緩沖罐上的氨氣流量調(diào)節(jié)閥4，然后，全開旁路閥8，同時關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥11，最后停風(fēng)機(jī)和關(guān)水閥，清洗吸收瓶。1、氨瓶 2、減壓閥 3、氨緩沖罐 4、氨氣調(diào)節(jié)閥 5、氨表壓計 6、氨轉(zhuǎn)子流量計 7、葉氏風(fēng)

11、機(jī) 8、空氣旁路閥 9、空氣緩沖罐 10、空氣表壓計 11、空氣調(diào)節(jié)閥 12、空氣轉(zhuǎn)子流量計 13、吸收塔 14、塔頂表壓計 15、塔壓降壓差計 16、水調(diào)節(jié)閥 17、水轉(zhuǎn)子流量計 18、尾氣調(diào)節(jié)閥 19、取樣旋塞 20、分離水三角瓶 21、吸收瓶 22、濕式氣量計 23、溫度計圖2-2-7-3 吸收裝置流程圖六、原始數(shù)據(jù)記錄表：（見下頁）七、數(shù)據(jù)處理表：0.3670.3679.4609.4410.1940.1945819.30813723.3710.03800.03810.00003340.00001420.003050.002041.2321.2340.001930.001280.0051

12、60.0046899.912%99.963%501.128554.1920.01690.0170八、舉例計算：以第一組數(shù)據(jù)為例計算：因為、，所以因、，所以又，所以同理，課求得其它組數(shù)據(jù)。九、討論：1、吸收實驗中，設(shè)備沒有啟動時U形管壓差計兩液面不平，可能是什么原因，如何調(diào)平？答：原因可能有以下幾個：U形管兩臂液面到與設(shè)備相接點之間的管路內(nèi)有水；塔底小液體緩沖罐里面積水；塔內(nèi)積水；U形管不干凈。對應(yīng)的解決方法如下：拆開U形管上方乳膠管，以洗耳球吹除管內(nèi)的水；打開塔底排液閥放掉塔內(nèi)積水；打開緩沖罐下面的小球閥，放掉其中積水；拆除U形管，以鉻酸洗液洗凈。2、影響吸收操作穩(wěn)定性的因素有哪些？答：影響吸

13、收操作穩(wěn)定性的因素有：空氣的流速、氨氣的壓強和吸收劑（水）的流率以及溫度。3、吸收實驗中，塔底液封液面應(yīng)保持在什么位置？為什么？答：塔底液封液面應(yīng)控制在液位計觀察管底端到塔底氣體進(jìn)口之間，保證液面可見。如果液面不可見（低于觀察管底端）不能確保液封存在，可能造成氣體短路而從塔底直接排出；如果超過進(jìn)氣管，壓差計讀數(shù)將偏高，壓力表指針將跳動，吸收傳質(zhì)單元數(shù)計算結(jié)果將偏高。4、從傳質(zhì)推動力和傳質(zhì)阻力兩方面分析吸收劑流量和吸收劑溫度對吸收過程的影響 答：改變吸收劑用量是對吸收過程進(jìn)行調(diào)節(jié)的最常用的方法，當(dāng)氣體流率 不變時，增加吸收劑流率，吸收速率 增加，溶質(zhì)吸收量增加，則出口氣體的組成 減小，回收率增大。當(dāng)液相阻力較小時，增加液體的流量，傳質(zhì)總系數(shù)變化較小或基本不變，溶質(zhì)吸