化工原理吸收试验报告

1、、实验目的1 .了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程.2 .观察填料塔流体力学状况,测定压降与气速的关系曲线.3 .掌握总传质系数Kxa的测定方法并分析其影响因素.4 .学习气液连续接触式填料塔,利用传质速率方程处理传质问题的方法.二、实验原理本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后并流操作,送入解吸塔再用空气进行解吸,实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数Kxa,并进行关联,得Kxa=AL aVb的关联式.同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较.1.填料塔流体力学特性气体通过干填料层时,流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相 一致.在双对数坐标系中 P/Z对G,作图得到一条

2、斜率为1.82的直线图1 中的aa线.而有喷淋量时,在低气速时c点以前压降也比例于气速的1.8 2次幕,但大于同一气速下干填料的压降图中 bc段.随气速增加,出现载点 图中c点,持液量开始增大.图中不难看出载点的位置不是十清楚确,说明 汽液两相流动的相互影响开始出现.压降气速线向上弯曲,斜率变徒图中cd段.当气体增至液泛点图中d点,实验中可以目测出后在几乎不变的气 速下,压降急剧上升.L=02.传质实验L1 E填料塔与板式塔气液两相接触情况不同/在填料塔中,两相传质主要是在填料有效湿外表上进行.需要完成吸收任务所需填料高度,具计算方法有：传质系数法、传质单元法和痔板高段法本实验对富氧水进行解吸

3、.由于富氮水浓度很小,可认为气液两相平Igu衡服从亨利定律,可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推应力.得速 率方程式:相关的填料层高度的根本计算式为:Hol =ZNol其中,Nol =x1 dxx2 xe - xX1-X2L xmH olLKxa'1x由于氧气为难溶气体,在水中的溶解度很小,因此传质阻力几乎全部集中于液膜中,即Kx=kx o由于属液膜限制过程,所以要提升总传质系数 Kxa,应增大 液相的湍动程度.在y-x图中,解吸过程的操作线在平衡系下方,在实验是一条平行于横坐标的水平线因氧在水中浓度很小.三、实验装置流程1 .根本数据解吸塔径 小=0.1m吸收塔径 小=0.032m

4、,填料层高度0.8m 陶瓷拉西环、陶瓷波纹板、金属波纹网填料和0.83m 金属 8环.表1 填料参数瓷拉四环金属8环12X12X1.3mm10X10X0.1mmat=403m 2/ m3at540m -133£ =0.764 同 m3£ -0.97at/ £ =903rrV m 32 .实验流程图2是氧气吸收解吸装置流程图.氧气由氧气钢瓶供给,经减压阀进入氧气缓冲罐 4,稳压0.03-0.04MPa,为保证平安,缓冲罐上装有平安阀6,由阀7调节氧气流量,并经转子流量计8计量,进入吸收塔 9,与水并流吸收.富氧水经管道在解吸塔的顶部喷淋.空气由风机13供给,经缓冲罐

5、14,由阀16调节流量经转子流量计17计量,通入解吸塔,贫氧水从塔底经平衡罐 19排出.自来水经调节阀10,由转子流量计 17计量进入吸收塔.由于气体流量与气体状态有关,所以每个气体流量计前均有表压计和温度计.空气流量前装有计前表压计23 o为了测量填料层压降,解析塔装 有压差计22.在解析塔入口采出阀 12,用于采集入口水样,出口水样在塔底排液平 衡罐上采出阀20取样.两水样液相浓度由9070型测氧仪测得.四、实验步骤及本卷须知1.填料塔的流体力学性能测定(1)熟悉实验流程.(2)装置上电,仪表电源上电,翻开风机电源开关.(3)测定干塔填料塔的压降,即在进水阀 1关闭时,翻开进气阀2并调节流

6、量,分别读取对应流量下的压降值,注意塔底液位调节阀6要关闭,否气体会走短路,尾气放空阀4全开.(4)测定湿填料压降测定前要进行预液泛,使填料外表充分润湿. 固定水在某一喷淋量下,改变空气流量,测定填料塔压降,测取810组 数据. 实验接近液泛时,进塔气体的增加量要减小,否那么图中泛点不容易找到. 密切观察填料外表气液接触状况,并注意填料层压降变化幅度,务必让 各参数稳定后再读数据,液泛后填料层压降在几乎不变气速下明显上升, 务必要掌握这个特点.稍稍增加气量,再取一、二个点即可.注意不要 使气速过分超过泛点,预防冲破和冲跑填料.(5)注意空气转自流量计的调节阀要缓缓开启和关闭,以免撞破玻璃管.2

7、.填料塔的吸收传质性能测定(1)翻开氧气钢瓶总阀,并缓慢调节钢瓶的减压阀(注意减压阀的开关方向与普通阀门的开关方向相反,顺时针为开,逆时针为关),氧气减压后进入缓冲罐,罐内压力保持 0.030.04MPa,不要过高,并注意减压阀使 用方法.为预防水倒灌进入氧气转子流量计中,开水钱要关闭防倒灌阀 24,或先通入氧气后通水.(2)传质实验操作条件选取水喷淋密度1015m3/m2*h,空塔气速0.50.8m/s氧气入塔流量为0.010.02m3/h,适当调节氧气流量,使吸收后的富氧水浓度限制在< 19.9ppm0(3)塔顶和塔底液相氧浓度测定：分别从塔顶与塔底取出富氧水和贫氧水,用测氧仪分析各

8、自氧的含量.(测氧仪的使用见附录)(4)实验完毕,关闭氧气时,务必先关氧气钢瓶总阀,然后才能关闭减压阀2及调节阀8.检查总电源几各管路阀门,确实平安前方可离开.五、实验数据(附页)标准状态：T1=20C P 1=101.3KPa湿物料流体力学性能测定数据(水流量包为150L/h)六、实验数据处理序 号空气温度 T2/ C空气流量V1/(m3/h)空气的压强P2/Pa压降 P/ Pa压差计读数压差计读数114.0420851020106519751993182821209801140206019857531221859201265234521651804162260845141524902200

9、29052023707351635275022505006242495615188029002320580728267046022102950249046083228702502620300025005001.填料塔的流体力学性能测定组号空气流V1m3/h空气流V2m3/hu(m/s)lgulg AP14372.6813.191.1311.25528696.3325.281.4031.875312941.2834.171.5342.2554161122.0040.811.6112.4605201213.7844.151.6452.7006241266.7244.821.6512.7637281

10、257.1744.481.6482.6628321211.9342.881.6322.700以第一组数据为例：使用状态下的空气流量V2V 2=Vl*Pl*T2/(P2*Tl)V 1空气转子流量计示值m3/hTi、Pi标定状态下空气的温度和压强KKPaT2、P2使用状态下空气的温度和压强KKPaV 2=Vi*Pi*T2/(P2叮i)=4*101.3*287.15/(1.065*293.15)=372.68m3/hV 2=1/4 X 血大刈 d=0.1m 可得： u=13.19 m/slgu=1.131m/s Ig zT=lg18=1.255填料塔层降和空塔气速关系图2.传质实验：水流量LL/h填

11、料层压降PPa富氧水含量mg/L贫氧水含量mg/L水温C150230126.520水温为20c时,可查得：水的密度为 998.2kg/m3可求得：xi=12mg/L=6.76X 10-6x2=6.5mg/L=3.66X 10-61 .单位时间氧解吸量GaL=370 L/h=150 >998.2 千8=8.32kmol/hGa=L (xi-x2)=8.32X (6.76X 10-6-3.66X 10-6) =2.5792X 10-5 kmol/h2 .对数平均浓度差 Xm氧气在不同温度下的亨利系数 E可用下式求取：E=-8.5694X 10-5t2+0.07714t+2.56X 106 (

12、KPa)=-8.5694X 10-5X293.152+0.07714X 293.15+2.56X 106=1.781 X 107KPaP次气压+1/2 (填料层压差)=101.325+1/2X 0.23=101.44KPam=E/P4.78lX 107/101.44=1.756X 105进塔气相浓度y2,出塔气相浓度y1y1 =y2=0.21X1*=x2*= y2/m=0.21/ 1.756X 105 =1.196X 10-6代入数据得 ：；：Xm3.液相总体积,*)(X1 -X1)-(x2 - X2*X 1 - X1lnX 2 X 2Kxa= Ga/6Xm=3.81 X106传质系数 Kxa

13、 (Kmol/(m3 h)(Vp X AXm) = Ga/(1/4 X 九次 XHx ZXm)=2.5792X 10-5 /(1/4 3M4 0.12 >0.8 X 3.81 X 10-6)=1077.95Kmol/(m3 - h)4.液相总传质单元高度HoL(m)Hol=L=8.32/ (1077.95X1/4 )3.14 0.12)=0.983mKxa * j七、结果分析与讨论由上图看出本次实验前几组比较正确,后几组就不那么准确了.误差存在的可能原因是：1、与氧气的接触时间不够,吸氧不充分.2、实验仪器本身就存在一定的系统误差.3、在读数时,数据变化较快,无法精确读取.4、计算过程中小数点的取舍,也可能导致结果有一定的偏差.5、后几组流量的变化太小,导致作图时点都聚在了一个地方.八、思考题解答1 .填料塔在一定喷淋量时,气相负荷应限制在那个范围内进行操作答：水喷淋的密度取10 15m3/m2h,空塔气速那么维持在0.50.8m/s左右,氧气流量为0.010.02m3/s左右.2 .通过实验观察,填料塔的液泛首先从哪一部位开