环境工程原理吸收实验

1、环境工程原理 吸收实验一、实验目的1、 了解填料吸收塔德基本构造,吸收过程的基本流程及操作。2、 掌握吸收总传质系数 Kya 的测定方法。二、实验原理对于低浓度气体吸收且平衡为直线的情况,吸收传质速率由吸收方程 NA=KyaV填 ym , 则只要测出 NA , 测出气相的出, 入塔浓度, 就可以计算 Kya 而 NA=V(y1-y2 。式中 V 为混合气体的流量,单位为 mol/s(由转子流量计测 定 y1,y2分别为进塔和出塔气相的组成(摩尔分率 ,用气相色谱分析得到。液 相出塔浓度由全塔物料衡算得到。计算 ym 时需要平衡数据可用丙酮的平衡溶 解度算出相平衡常数 m 。本实验的平衡数据如下

2、所示。丙酮、空气混合气体中丙酮的极限浓度 *y 与空气温度 t 的关系(压强为 5102. 1 Pa 丙酮的平衡溶解度 三、实验流程及设备实验装置包括空气输送,空气和丙酮鼓泡接触以及吸收剂供给和气液两相 在填料塔中逆流接触的部分, 其流程示意图如下所示。 空气的压力定为 0.02MPa 。 1 空压机 2 压力表 3 温度计 4 高位槽5 转子流量计 6 填料塔 7 鼓泡器 8 压力定值器三、实验步骤1、熟悉实验流程,学习填料塔的操作。在空气流量恒定的条件下,改变清 水的流量,测定气体进出口浓度 y1和 y2 ,计算组分回收率 ,传质推动力 ym 和传质系数 Kya 。2、在清水流量恒定的条件

3、下,改变空气的流量,测定气体进出口浓度 y1和 y2 ,计算组分回收率 ,传质推动力 ym 和传质系数 Kya 。3、改变吸收液液体的温度,重复实验。4、在控制定值器的压强时应注意将空压机的出口阀门微开。5、加热水时,需缓慢调节变压器的旋钮。6、 调节参数后要有一段稳定时间, 直至出口水温基本恒定, 取样时先取 y2, 再取 y1。7、转子流量计的读数要注意换算。8、气体流量不能超过 600L/h,液体流量不能超过 7L/h,防液泛。五、实验数据记录及处理1,设备参数和有关常数实验装置的基本尺寸:塔内径 34mm ,填料层高度 220mm , 填料尺寸 拉西环 6*6*1(mm , 大气压 1

4、01325Pa , 室温 15 。 计算过程以第一组数据为例:smol M G V smol M G V /03086. 0018. 0/3600/1000002. 0/00460. 0029. 0/3600/2. 14. 0/=液 液 气 液 液 气 气 气 0514. 05. 1527331. 810103. 101100. 54342 /(n 8-312-011=+÷÷= (取样 取样总 取样丙酮量 RT V P A n y 同理00221. 09. 1327331. 810103. 101100. 51879 /(n 8-312-022=+÷÷=

5、(取样 取样总取样丙酮量 RT V P A n y 42110256. 3 00221. 00514. 0(0309. 0 (-=-=-=y y V N A对于清水 x2=0,根据物料衡算有;21( 21(x x L y y V -=-,即 00436. 00309. 0 00221. 00514. 0(0046. 0/ 21(1=÷-=-=L y y V x查表得 t=15 ,P=123MPa下丙酮溶解于清水的量为 x=0.01时的平衡分压 p*为1.19kPa,故亨利系数 E= p*/x,溶解度系数 m=E/P= p*/x/P=0.99。又低浓度的丙酮在同一温度下变化不大,故可认

6、为在实验条件下溶解度系数 m=0.99y1*=m x1=0.9900431. 000436. 0=0330. 0 000221. 000431. 00512. 0000221. 0( 00431. 00512. 0( 2211 22( 11( *22*11*22(*11(=-=-=-=m m y mx y mx y mx y mx y y y y y y y y y y 即170. 1370330. 0/ 10996. 1/(1004. 9/10996. 122. 0034. 0785. 04/d 44m m 3422=-y V N K y V K N m h V A ya ya A 填 填

7、填 ,则 又 六、实验结论及讨论1、从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量对吸收过程的影响? 答:当液相阻力较小时,增加液体流量,总传质系数基本不变。溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力增大引起的。当液相阻力较大时,增加液体的流量,总传质系数会增加,而平均推动力 可能减小,但总的结果是传质速率增大,溶质吸收量增大。2、从实验数据分析水吸收丙酮是气膜控制还是液膜控制,还是两者兼有 之?答:由 3、 4两组数据可知,当其他条件不变时,降低操作温度, 1/Kya m/kxa减小,符合气膜控制。3、填料吸收塔底为什么必须有液封装置,液封装置是如何设计的? 答:防止实验过程中吸收剂从吸收塔底流出

8、,影响实验结果。 4、在该实验装置上如何验证吸收剂温度对吸收过程的影响?答:设置不同操作温度下的吸收实验,例如第 3组和第 4组其他条件相同, 但第 4组吸收剂要加热。5 、查出丙酮的相平衡常数,拟合出计算式。答:查表得 t=15 ,P=123MPa下丙酮溶解于清水的量为 x=0.01时的平衡分 压 p*为 1.19kPa,故亨利系数 E= p*/x,溶解度系数 m=E/P= p*/x/P=0.99。又低浓度的丙酮在同一温度下变化不大, 故可认为在实验条件下溶解度系数 m=0.99在较低吸收浓度下有 y1*=mx1=0.99x1。6、如何正确使用转子流量计?答:使流量计保持垂直,等到转子稳定时再读数,测定实际流体时要校正 读数。7、