填料塔压降曲线和吸收系数的测定

1、填料塔压降曲线和吸收系数的测定姓名：陈晨班级： 05310701学号： 20071676实验时间： 2010 年 4 月 14 号同组：陈咪梓，吴松娉1. 实验目的 了解填料吸收塔的结构、性能、基本流程与操作。 熟悉填料式传质设备的流体力学性能。掌握 总传质单元高度和 总体积传质系数 的测定方法。2. 实验原理填料塔通常采用圆柱形塔体，在塔内，填料装填在带孔的支撑板上形成填料 层，装填方式多种多样，一般可采用“乱堆”方式。气体一般由塔的下放进入， 通过支撑板向上通过填料层；液体入塔后通过塔上方的分布器均匀喷洒在填料 层上，在填料表面形成液膜，与通过床层缝隙向上流动的气体进行接触，完成 传质。填

2、料塔传质性能好坏与操作条件密切相关，该方面性能的直接体现就是填料 塔的流体力学特性， 包括填料层压强降和液泛规律。 气体通过填料层的压降 p与 空塔气速 u 的关系可表示为n pu错误 !文档中没有指定样式的文字。 -1 )在双对数坐标中 p-u 应为一条直线，直线斜率为 n 。 p-u 关系曲线受喷淋 密度影响，对干填料层， n值为 1.82.0，在有喷淋液时，随喷淋量增加， n 值增 加，最大可达到 10 左右。在 n 取值较大时，随空塔气速增加，床层压降迅速增 加，直至造成液泛，破坏操作。测定填料层 p -u 曲线成为控制操作气速和喷淋 密度的必要前提。填料塔在特定条件下的吸收能力可以填

3、料层的体积吸收系数表示。在满足低浓度吸收假定，塔正常逆流操作时，填料层高度 H 的计算式可分别表示为：HH OG NOGG y 入 y出K yaym错误 !文档中没有指定样式的文字。 -2）H OL N OLLKxax出 x入xm错误 !文档中没有指定样式的文字。 -3）式中： G 通过单位面积床层的气体流量（气流密度） ， kmol m 2 sL 通过单位面积床层的液体流量（液流密度） ， kmol m 2 sy入 、y 出 入、出塔的气相摩尔分率，无因次x 入 、x出 入、出塔的液相摩尔分率，无因次H OG 、H OL 气、液相传质单元高度，mN OG 、N OL 气、液相传质单元数，无因

4、次K ya 、Kxa 气、液相体积传质系数，kmol m 3 s计算式中 yim 、xm分别为气相或液相传质平均推动力，其计算式为：ymy入y入 lny出y出（错误 !文档中没有指定样式的文字。 -4 ）xmx入 lnx出 x入（错误 !文档中没有指定样式的x出文字。 -5 ）D和若气液平衡关系可表示为 y mx ，逆流操作时，气、液推动力可表示为：y入y入y入y入mx出y出y出* y*出y出mx入x入* x*入x入y出m x 入x出* x出*x出y入m x出测定吸收塔稳态操作时进出塔的气、液浓度；操作温度以及床层直径填料层高度 Z ，进而确定平衡常数 m ，气、液流密度 G 、 L ，即可得

5、到气、液相 总传质单元数 NOG、 N OL和总体积吸收系数 Kya、Kxa。3. 实验内容 测定干填料层及不同液体喷淋密度下单位床层阻力降 p Z 与空塔气速 u 的关系曲线，并确定液泛气速。 测量在固定液体喷淋量、不同气体流量时，用水吸收空气氨混和气体中 氨的总传质单元数 NOG 和总体积吸收系数 K ya。4. 实验装置与流程（1）实验装置流程图16自 来水31图 3-4 填料吸收塔实验装置流程图1- 鼓风机、 2- 空气流量调节阀、 3- 空气转子流量计、 4- 空气温度传感器、5- 液封管、 6- 吸收液取样口、 7- 填料吸收塔、 8- 氨气瓶阀门、 9- 氨气转子流量计、10-

6、氨气流量调节阀、 11- 水转子流量计、 12- 水流量调节阀、 13-U 型管压差计、14- 吸收瓶、 15- 量气管、 16- 水准瓶、 17- 氨气瓶、 20- 吸收液温度传感器、21- 空气进入流量计处压力16（2） 流程简介如图 3-4 所示，空气由鼓风机 1送入空气转子流量计 3计量流量，流量由放空阀 2 调节，温度由流量计处的温度温度传感器 4 传送至显示仪表。氨气由氨 瓶送出 ,?经过氨瓶总阀 8进入氨气转子流量计 9计量流量，其流量由阀 10调节， 然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔 7 的底部，由于氨气通过转子流量 计处的温度不易测量，由实验时的室温近似代替。混合气经填

7、料层后由塔顶放 空。水来自自来水管，由阀 12 调节流量并经水转子流量计 11 计量流量后进入 塔顶，喷洒经过填料层后，由液封管 5 排出，釜液温度由温度温度传感器 20 传 送至显示仪表。(3) 设备主要技术数据及附件 鼓风机：XGB 型旋涡气泵， 型号 2，最大压力 1176kpa，最大流量 75m3 h 。 填料塔：玻璃管内径 0.075m ,内装 10 10 1.5 瓷拉西环 , 填料层高度Z 0.4m 。 空气转子流量计：型号 LZB-25 ，流量范围 2.5 25m3 h，精度 2.5级。 水转子流量计：型号 LZB-6 ，流量范围 660L h，精度 2.5级。 氨转子流量计：型

8、号 LZB-6 ，流量范围 0.06 0.6 m3 h，精度 2.5级。 浓度测量：塔顶尾气吸收瓶 , 量气管 , 水准瓶一套。 温度测量：两点温度转换器及显示仪表一套，转换开关： 0-空气温度， 1- 吸收液温度。5. 实验方法及步骤(1) 测量干填料层 ( p/Z)-u 关系曲线将调节阀 2 全开后启动鼓风机，用阀 2 调节进塔的空气流量，按空气流量 从小到大的顺序读取填料层压降 p ，转子流量计读数和流量计处空气温度 ,?然 后在双对数坐标纸上以空塔气速 u 为横坐标，以单位填料层高度的压降 p Z为纵坐标，绘制干填料层 ( p/Z)-u 关系曲线（2）测定一定喷淋量下填料层 （ p/Z

9、）-u 关系曲线 在一定的水喷淋量下（建议水喷淋量为 3040 L/h）采用上述相同方法读取 空气流量和填料层压降数据， 在双对数坐标纸上绘制 （ p/Z）-u 关系曲线。测定时 注意观察塔内的气液接触情况，一旦出现液泛则记录对应的空气转子流量计读 数，计算夜饭速度。实验数据处理时，参照教科书介绍的方法计算液泛气速， 与实验中观察到的液泛气速进行比较。（3）测定气相总传质单元数 NOG 和气相总体积吸收系数 KYaa 选泽适宜的空气流量和水流量，建议水流量为 30L h ；空气流量 4m3 h ， 调整氨气流量，使混合气体中氨的摩尔浓度为 0.020.03。 调节好空气流量、水流量并调节氨流量

10、计读数到确定值后，保持一段时 间使系统达到稳定后同时读取各流量计读数，读取空气、氨气和吸收液 的温度，并分别测定塔顶尾气及塔底吸收液的浓度。 尾气分析方法： .调节两个量气管内的液位，使水面达到最上端的刻度 线零点处并关闭三通旋塞，注意读数时水准瓶中液位应与量气管内液为 同高； .用移液管向洗净的吸收瓶内加入 12mL 浓度为 0.005左右的 硫酸，加入 12 滴甲基橙指示剂并加适量蒸馏水，加入的酸浓度与量可 据实际情况调整； . 调整三通旋塞使吸收瓶与量气管连通， 旋塞的开度 不宜过大，控制水准瓶使塔顶尾气通过吸收瓶进入量气管，注意速度不 可过快，使吸收瓶内液体以适宜的速度不断循环流动并确

11、保充分吸收为 限。水准瓶不可过分抬高，避免造成反压使酸液反流入塔；从尾气 开始通入吸收瓶起应始终注意观察瓶内液体的颜色变化，中和反应达到 终点时应立即关闭三通旋塞，读出量气管内气体体积，若一个量气管内 已充满空气，吸收尚未达到终点，应关闭对应的三通旋塞，然后启用另一个量气管，直至达到终点，随后读取两量内的空气总体积； . 尾气浓 度 y 出 的计算，因氨与硫酸中和反应式为：2NH3 H2SO4 NH 4 2SO4到达化学计量点 （中和终点 ）时，被滴物的摩尔数 nNH3 和滴定剂的摩尔数nH 2SO4 之比为 2:1，即 n NH3 2nH 2SO4 2C H2SO4 VH 2SO4 ，则nN

12、H3 y出3nair2C H2 SO4 VH2 SO4(Vair TT0 ) 22.4错误!文档中没有指定样式的文字。 -6 ）式中： nH2SO4、nair 分别为 NH 3和空气的摩尔数CH2SO4 硫酸溶液摩尔浓度， mol 溶质 l溶液VH 2SO4 硫酸溶液的体积， mlVair 量气管内空气的总体积， mlT0 标准状态时绝对温度， 273KT 操作条件下的空气绝对温度， K 塔底吸收液分析方法： . 在尾气分析的同时用三角瓶接取塔底吸收液样 品约 200ml并加盖； . 用移液管取塔底溶液 10ml 置于另一个三角瓶中，加 入 2 滴甲基橙指示剂； . 将浓度约为 0.05M 的硫酸置于酸滴定管内， 滴定 三角瓶中的塔底溶液至终点。 水喷淋量保持不变，加大或减小空气流量（建议空气流量 10m3 h ）并相应 改变氨流量，使混合气中的氨浓度与第一次吸收实验时相同，重复上述操 作，测定有关数据。6. 实验注意事项启动鼓风机前务必先使放空阀 2 全开 （设备上标示为关 ），使进入吸收塔的空气流量为最小作吸收实验时水流量不能超过 40L h，否则尾气的氨浓度极低 ,?会使尾气分析