化工原理吸收試驗(yàn)報(bào)告

、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解填料塔的一般結(jié)構(gòu)及吸收操作的流程。.觀察填料塔流體力學(xué)狀況，測(cè)定壓降與氣速的關(guān)系曲線。.掌握總傳質(zhì)系數(shù)K<a的測(cè)定方法并分析其影響因素。.學(xué)習(xí)氣液連續(xù)接觸式填料塔，利用傳質(zhì)速率方程處理傳質(zhì)問題的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)先用吸收柱將水吸收純氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔再用空氣進(jìn)行解吸，實(shí)驗(yàn)需測(cè)定不同液量和氣量下的解吸總傳質(zhì)系數(shù)（a,并進(jìn)行關(guān)聯(lián)，得K<a=ALaVb的關(guān)聯(lián)式。同時(shí)對(duì)不同填料的傳質(zhì)效果及流體力學(xué)性能進(jìn)行比較。.填料塔流體力學(xué)特性氣體通過干填料層時(shí)，流體流動(dòng)引起的壓降和湍流流動(dòng)引起的壓降規(guī)律相一致。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中^P/Z對(duì)G作圖得到一條斜率為1.8?2的直線（圖1中的aa線）。而有噴淋量時(shí)，在低氣速時(shí)（c點(diǎn)以前）壓降也比例于氣速的1.8?2次幕，但大于同一氣速下干填料的壓降（圖中bc段）。隨氣速增加，出現(xiàn)載點(diǎn)（圖中c點(diǎn)），持液量開始增大。圖中不難看出載點(diǎn)的位置不是十分明確，說明汽液兩相流動(dòng)的相互影響開始出現(xiàn)。壓降?氣速線向上彎曲，斜率變徒（圖中cd段）當(dāng)氣體增至液泛點(diǎn)（圖中d點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中可以目測(cè)出）后在幾乎不變的氣速下，壓降急劇上升。圖1填料層壓降-空塔氣速關(guān)系.傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)填料塔與板式塔氣液M目接觸情況不同。在填*塔中，兩橋巷質(zhì)主要是在填料有效濕表面上進(jìn)行。需要完成一定和等板高度法。本實(shí)驗(yàn)對(duì)富氧水進(jìn)行解用對(duì)數(shù)平均濃度差計(jì)算相關(guān)的填料層高度的基上進(jìn)行。需要完成一定和等板高度法。本實(shí)驗(yàn)對(duì)富氧水進(jìn)行解用對(duì)數(shù)平均濃度差計(jì)算相關(guān)的填料層高度的基吸。由于富氧水B購艮少/可認(rèn)為氣液兩相平衡服從亨利定律，可，料層傳質(zhì)得速率方程式：本計(jì)算式為：AHol=%ol其中，NolHol=%ol其中，Nol「*x2Xe-xX1-X2

」XmHOLLKxaf1X由于氧氣為難溶氣體，在水中的溶解度很小，因此傳質(zhì)阻力幾乎全部集中于液膜中，即Kx=kx由于屬液膜控制過程，所以要提高總傳質(zhì)系數(shù)Kxa,應(yīng)增大液相的湍動(dòng)程度。-來源網(wǎng)絡(luò)，僅供個(gè)人學(xué)習(xí)參考在y-x圖中，解吸過程的操作線在平衡系下方，在實(shí)驗(yàn)是一條平行于橫坐標(biāo)的水平線(因氧在水中濃度很小)三、實(shí)驗(yàn)裝置流程1.基本數(shù)據(jù)解吸塔徑小=0.1m,吸收塔徑小=0.032m,填料層高度0.8m(陶瓷拉西環(huán)、陶瓷波紋板、金屬波紋網(wǎng)填料)和0.83m(金屬9環(huán))。表1填料參數(shù)瓷拉四環(huán)金屬9環(huán)12X12X1.3[mm]10X10X0.1[mm]at=403[m2/m3]at—540[m-1]￡=0.764m3/m3]￡—0.97at/￡=903[m2/m3]--■--!7、\一■**?,|~/2.實(shí)驗(yàn)流程二.7，；，」.，圖2是氧氣吸收解吸裝置流程圖。氧氣由氧氣鋼瓶供給，經(jīng)減壓閥2進(jìn)入氧氣緩沖罐4,穩(wěn)壓0.03-0.04[MPa],為確保安全，緩沖罐上裝有安全閥6,由閥7調(diào)節(jié)氧氣流量，并經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)8計(jì)量，進(jìn)入吸收塔9,與水并流吸收。富氧水經(jīng)管道在解吸塔的頂部噴淋?？諝庥娠L(fēng)機(jī)13供給，經(jīng)緩沖罐14,由閥16調(diào)節(jié)流量經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)17計(jì)量，通入解吸塔，■,'I-I|貧氧水從塔底經(jīng)平衡罐19排出。自來水經(jīng)調(diào)節(jié)閥10,由轉(zhuǎn)子流量計(jì)17計(jì)量進(jìn)入吸收塔。由于氣體流量與氣體狀態(tài)有關(guān)，所以每個(gè)氣體流量計(jì)前均有表壓計(jì)和溫度計(jì)?？諝饬髁壳把b有計(jì)前表壓計(jì)23o為了測(cè)量填料層壓降，解析塔裝有壓差計(jì)22o在解析塔入口采出閥12,用于采集入口水樣，出口水樣在塔底排液平衡罐上采出閥20取樣。兩水樣液相濃度由9070型測(cè)氧儀測(cè)得。四、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1.填料塔的流體力學(xué)性能測(cè)定(1)熟悉實(shí)驗(yàn)流程。(2)裝置上電，儀表電源上電，打開風(fēng)機(jī)電源開關(guān)。(3)測(cè)定干塔填料塔的壓降，即在進(jìn)水閥1關(guān)閉時(shí)，打開進(jìn)氣閥2并調(diào)節(jié)流量，分別讀取對(duì)應(yīng)流量下的壓降值，注意塔底液位調(diào)節(jié)閥6要關(guān)閉，否氣體會(huì)走短路，尾氣放空閥4全(4)測(cè)定濕填料壓降①測(cè)定前要進(jìn)行預(yù)液泛，使填料表面充分潤(rùn)濕。②固定水在某一噴淋量下，改變空氣流量，測(cè)定填料塔壓降，測(cè)取8?10組數(shù)據(jù)。③實(shí)驗(yàn)接近液泛時(shí)，進(jìn)塔氣體的增加量要減小，否則圖中泛點(diǎn)不容易找到。密切觀察填料表面氣液接觸狀況，并注意填料層壓降變化幅度，務(wù)必讓各參數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)據(jù)，液泛后填料層壓降在幾乎不變氣速下明顯上升，務(wù)必要掌握這個(gè)特點(diǎn)。稍稍增加氣量，再取一、二個(gè)點(diǎn)即可。注意不要使氣速過分超過泛點(diǎn)，避免沖破和沖跑填料。(5)注意空氣轉(zhuǎn)自流量計(jì)的調(diào)節(jié)閥要緩緩開啟和關(guān)閉，以免撞破玻璃管。?L一—2.填料塔的吸收傳質(zhì)性能測(cè)定(1)打開氧氣鋼瓶總閥，并緩慢調(diào)節(jié)鋼瓶的減壓閥(注意減壓閥的開關(guān)方向與普通閥門的開關(guān)方向相反，順時(shí)針為開，逆時(shí)針為關(guān))，氧氣減壓后進(jìn)入緩沖罐，罐內(nèi)壓力保持0.03~0.04[MPa],不要過高，并注意減壓閥使用方法。為防止水倒灌進(jìn)入氧氣轉(zhuǎn)子流量X/產(chǎn)Ix-\J/計(jì)中，開水錢要關(guān)閉防倒灌閥24,或先通入氧氣后通水。(2)傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)操作條件選取水噴淋密度10~15[m3/m2*h],空塔氣速0.5~0.8[m/s]氧氣入塔流量為0.01~0.02[m3/h],適當(dāng)調(diào)節(jié)氧氣流量，使吸收后的富氧水濃度控制在019.9[ppm]。(3)塔頂和塔底液相氧濃度測(cè)定：分別從塔頂與塔底取出富氧水和貧氧水，用測(cè)氧儀分析各自氧的含量。(測(cè)氧儀的使用見附錄)(4)實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉氧氣時(shí)，務(wù)必先關(guān)氧氣鋼瓶總閥，然后才能關(guān)閉減壓閥2及調(diào)節(jié)閥8。檢查總電源幾各管路閥門，確實(shí)安全后方可離開。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(附頁)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：T1=20CP1=101.3KPa濕物料流體力學(xué)性能測(cè)定數(shù)據(jù)(水流量包為150L/h)六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理廳P空氣溫度T2/C空氣流量W(m3/h)空氣的壓強(qiáng)P2/Pa壓降△P/Pa壓差計(jì)讀數(shù)壓差計(jì)讀數(shù)114.042085102010651975199318

282120980114020601985753122185920126523452165180416226084514152490220029052023707351635275022505006242495615188029002320580728267046022102950249046083228702502620300025005001.填料塔的流體力學(xué)性能測(cè)定組號(hào)空氣流V1R3/h空氣流vm/hu(m/s)igulgAP14372.6813.191.1311.25528696.3325.28i-1--1.4031.875312941.2834.171.5342.2554161122.0040.81尸1.6112.4605201213.7844.151.6452.7006241266.7244.821.6512.7637281257.1744.481.6482.6628321211.9342.881.6322.700以第一組數(shù)據(jù)為例：使用狀態(tài)下的空氣流量V22=V*Pi*T2/(P2*Ti)1—空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)示值〔m3/h〕Ti、Pi—標(biāo)定狀態(tài)下空氣的溫度和壓強(qiáng)〔O〔KPa\\i1ITaR一使用狀態(tài)下空氣的溫度和壓強(qiáng)〔K］〔KPsJ2=V*Pi*T2/(P27i)=4*101.3*287.15/(1.065*293.15)=372.68m3/hW=1/4X兀xd2xud=0.1m可得：u=13.19m/slgu=1.131m/slgAP=lg18=1.255填料塔層降和空塔氣速關(guān)系圖2.傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)：水流量LL/h填料層壓降△pPa富氧水含量mg/L貧氧水含量mg/L水溫C150230126.520

水溫為20c時(shí)，可查得：水的密度為998.2kg/m3可求得：xi=12mg/L=6.76X10-6x2=6.5mg/L=3.66乂10-6.單位時(shí)間氧解吸量GxL=370L/h=150X998.2+18=8.32kmol/hG=L(X1-X2)=8.32X(6.76X10-6-3.66X10-6)=2.5792X10-5kmol/h.對(duì)數(shù)平均濃度差△Xm氧氣在不同溫度下的亨利系數(shù)E可用下式求取：E=[-8.5694X10-5t2+0.07714t+2.56]乂106(KPsj)=[-8.5694X10-5X293.152+0.07714X293.15+2.56]X106=1.781x107KPaP=大氣壓+1/2(填料層壓差)=101.325+1/2X0.23=101.44KPam=E/P=1.781X107/101.44=1.756乂105x1=x2*=y2/m=0.21/1.756x105=1.196x10-6進(jìn)塔氣相濃度y2,出塔氣相濃度y1x1=x2*=y2/m=0.21/1.756x105=1.196x10-6)■,?I|代入數(shù)據(jù)得：△"m3.液相總體積Kxa=G/(Vpx,*、,*)代入數(shù)據(jù)得：△"m3.液相總體積Kxa=G/(Vpx,*、,*)(x1-x1)—(x2-X2*x1-*x1-x1ln*x2-^2傳質(zhì)系數(shù)Kxa(Kmol/(m3?h))AXm=G/(1/4x兀xd2xHXMm=2.5792X10-5/(1/4X3.14X0.12X0.8X3.81X10-6)=1077.95Kmol/(m3?h)4.液相總傳質(zhì)單元高度HoL(m)Hcl=一L=8.32/(1077.95X1/4X3.14X0.12)=0.983mKxa*1七、結(jié)果分析與討論由上圖看出本次實(shí)驗(yàn)前幾組比較正確，后幾組就不那么準(zhǔn)確了。誤差存在的可能原因是:1、與氧氣的接觸時(shí)間不夠，吸氧不充分。2、實(shí)驗(yàn)儀器本身就存在一定的系統(tǒng)誤差。3、在讀數(shù)時(shí)，數(shù)據(jù)變化較快，無法精確讀取。4、計(jì)算過程中小數(shù)點(diǎn)的取舍，也可能導(dǎo)致結(jié)果有一定的偏差。5、后幾組流量的變化太小，導(dǎo)致作圖時(shí)點(diǎn)都聚在了一個(gè)地方。八、思考題解答.填料塔在一定噴淋量時(shí)，氣相負(fù)荷應(yīng)控制在那個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行操作?答：水噴淋的密度取10?15[m3/m2?h],空塔氣速則維持在0.5?0.8[m/s]左右，氧氣流量為0.01?0.02[m3/s]左右。.通過實(shí)驗(yàn)觀察，填料塔的液泛