填料塔吸收实验

1、一、实验目的： 了解填料吸收塔的结构和流体力学性能； 学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法；二、实验内容： 测定填料层压降与操作气速的关系，确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速； 三、实验原理1.填料塔流体力学特性压强降决定了塔的动力消耗，是塔设计的重要参数。压强降与气液流量有关，不同喷淋量下填料层的压强降 与气速 的关系如下图所示：up在双对数坐标系中，无液体喷淋即喷淋量是一条斜率为 1.82p uL 00的直线（图中 aa 线）。当有一定的喷淋量时，的关系变成折线，并存在两个转折点，p uC 1.82 中 bc cp u （图中 cd d 点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。这

2、两个转折点将分为三个区段：恒持液量区、载液区与泛液区。p u2.传质性能吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定是获取吸收系数的根本途径。的不同而变化。本实验是用水吸收空气氨混合气体中的氨，混合气体中氨的浓度很低，吸收所得的溶液浓度也不高液平衡关系服从亨利定律，方程式 ，又因是常压操作，相平*Y mX衡常数 m 故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为：G KV YAY apm所以其中K G /(V Y )Y aApm(Y Y ) (Y Y )Y 1e12e2Y Ymln1e1Y Y2e2式中G 单位时间内氨的吸收量kmol/h；AK 总体积传质系数km

3、ol/m h；3YaV 填料层体积m ；3pY 气相对数平均浓度差；mkmol (A)Y 气体进塔时的摩尔比，；1kmol (B)Y 与出塔液体相平衡的气相摩尔比；e1kmol (A)Y 气体出塔时的摩尔比，；2kmol (B)Y 与进塔液体相平衡的气相摩尔比。e23.计算公式(1) 亨利系数E 7.92857 10 t 7.511905 10 t 0 . 3 2 5 4 1 6 7422(2) 总体积传质系数 K 、气相总传质单元高度 HYaOGK G /V YYaApm、标准状态下的空气流量 V ：0TP Pm /h3V V 01201T TP012式中：V 空气转子流量计示值 m /h3

4、1T 、P 标准状态下的空气的温度和压强00T 、P 标定状态下的空气的温度和压强11T 、P 使用状态下的空气的温度和压强22b、标准状态下的氨气流量 V 0m /h3TPTV V 0 2式中：01PT012V 氨气转子流量计示值m / h31 标准状态下氨气的密度1.293 kg / m01 标定状态下氨气的密度0.781 kg / m02如果氨气中纯氨为 98%，则纯氨在标准状态下的流量 V 为：0V =0.98*V 00、惰性气体的摩尔流量 ：G=V / 22.40d、单位时间氨的吸收量 G ：AG =G*(Y -Y )A12、进气浓度 Y ：1nnY 112、尾气浓度 Y ：22 *

5、 N *VY 2ssTV */ 22 .40T式中：N 加入分析盒中的硫酸当量浓度 NsV 加入分析盒中的硫酸溶液体积 mls湿式气体流量计所测得的空气体积 mlT 标准状态下的空气温度 K0T空气流经湿式气体流量计时的温度 K、对数平均浓度差：(Y )m(Y Y ) (Y Y )(Y ) me1e2(Y Y )lne12(Y Y )eY =0e2Y m X1P=大气压塔顶表压+（填料层压差）/2m=E / PX G / L1AS式中：E亨利常数单位时间喷淋水量 kmol / hP系统总压强h、气相总传质单元高度：H G / KOGY a式中：混合体气通过塔截面的摩尔流速i、吸收率Y Y 10

6、0%12AY四、实验流程1填料塔设备参数：基本数据：塔径 0.10m，填料层高 0.49m填料参数：10101.5mm瓷拉西环，a 440m-1，0.7，a / 1280m-1(干，311湿填料因子 1500 m-1尾气分析所用硫酸体积：10ml，浓度：0.00631N吸收实验设备流程图如图所示。空气由漩涡气泵供给，氨气由氨气瓶供给，通过风机旁路阀 水经调节阀进入填料塔。经填料塔吸收，水吸收混合气中的大量氨气从塔底排出，空气和剩余少量氨气从塔顶作为尾气排出。为测量填料层压强降，装有表压计。利用酸碱中和分析尾气中氨的含量。在吸收瓶中装入 10ml 硫酸，当量浓度为0.00631mol/L，并滴入

7、 12 滴甲基橙作为指示剂；当指示剂由红色变为黄色时，记录湿式流量计的体积数。五、实验步骤1) 参数设置点击“参数设置”功能钮，进入参数设置页面； 点击“填料塔径”和“填料高度”中的绿色数字，既可以改变塔径和塔高设置； 点击“填料参数记录”按钮记录填料参数； 参数设置完成后即可进行实验操作，默认情况下，填料类型为：填料塔径 0.10 m填料高度 0.49 m填料类型 10*10*1.5 陶瓷拉西环实验物系为空气、氨和水，实验步骤如下：2) 测量干塔压降数据 在“实验装置图”中打开风机旁路阀 ，开度为 100； 在“仪表面板”中，启动漩涡气泵电源开关，提供空气供给； 等数据； 待实验数据稳定后，

8、在“实验数据 1”中点击“流体力学数据记录”按钮，记录当前状态下的实验数据； 在“实验装置图”中逐渐减小风机旁路阀 开度，增大空气流量； 重复、步骤，至少测量 6 组数据； 点击“实验报表”功能钮即可察看实验报告；测量湿塔压降数据 干塔压降测量完毕后，增加阀门 开度至 100，减少空气流量。因为在湿塔状态下，若空气流量过大，会引起强烈液泛，可能损坏填料。 在“实验装置图”中，打开液体流量调节阀 ，在整个湿塔压降测量过程中液体流量不变。 待“仪表面板”中“水流量”保持稳定后，观测待实验数据稳定后，在“实验数据 1”中点击“流体力学数据记录”按钮，记录当前状态下的实验数据； 逐渐减小旁通阀开度，增

9、加空气流量，读取并记录填料塔压降，重复、步骤，同时注意塔内气液接触情况。液泛后填料层的压降在气速增加很小的情况下明显上升，此时再取 12 个点就可以了，不要使气速过分超过泛点。 点击“实验报表”功能钮即可察看实验报告；注意：本实验是在一定的喷淋量下测量塔的压降，所以水的流量应保持不变。在实验过程中不要改变水流量调解阀的开度。4) 传质系数的测定建议实验条件：水流量：100 ； 空气流量：16.6 M /H； 氨气流量：0.35 M /H33实验建议条件不一定非要采用，但要注意气量和水量不要太大，氨气浓度不要过高，否则一起数据严重偏离。 在“实验装置图”中，打开漩涡风机旁路阀 ，开度为 60 左

10、右； 在“仪表面板”中，打开漩涡风机开关； 在“实验装置图”中，打开液体流量调节阀，开度为100，在整个湿塔压降测量过程中液体流量不变。 在“实验装置图”中，打开氨瓶总开关； 在“实验装置图”中，打开氨气流量调节阀，开度为25 左右，读取氨气温度、流量； 在“实验装置图”中点击“去尾气分析图”按钮，进入尾气分析实验装置图，打开考克开关，当吸收盒内的指示剂由红色变成黄色，关闭考克，记录湿式流量计转过的体积和气体的温度。 在“实验数据 2”中点击“传质性能记录”按钮记录传质实验数据；六、实验注意(1) 开启氨瓶总阀前，要先关闭氨自动减压阀和氨流量调解阀，开启时开度不宜过大；(2) 做传质实验时，水

11、流量不能超过规定范围，否则尾气的氨浓度极低，给尾气分析带来麻烦。七、实验报告 将实验数据整理在数据表中，并用其中一组数据写出计算过程； 将 的关系在双对数坐标上绘制出来，确定载点和泛点；p u 参照二氧化碳吸收实验，对实验结果进行分析、比较， 对两次实验的Y 和 进行2值进行比较、讨论； 对物料衡算的结果进行分析、讨A比较、讨论； 对两次实验的论。K ay八、实验思考1、下列关于体积传质系数与液泛程度的关系正确的是：、液泛越厉害，Kya 越小b、液泛越厉害，Kya 越大、Kya随液泛程度先增加后减少d、Kya随液泛程度无变化答案：c2、关于亨利定律与拉乌尔定律计算应用正确的是：、吸收计算应用亨

12、利定律b、吸收计算应用拉乌尔定律、精馏计算应用亨利定律d、精馏计算应用拉乌尔定律答案：、d3、关于填料塔压降p 与气速 u 和喷淋量 l 的关系正确的是：、u 越大，p 越大b、u 越大，p 越小、l 越大，p 越大d、l 越大，p 越小答案：、c4、判断下列诸命题是否正确？、喷淋密度是指通过填料层的液体量、喷淋密度是指单位时间通过填料层的液体量d、喷淋密度是指单位时间通过单位面积填料层的液体体积答案：c5、干填料及湿填料压降气速曲线的特征：、对干填料 u 增大P/Z增大b、对干填料 u 增大P/Z不变、对湿填料 u 增大P/Z增大d、载点以后泛点以前 u 增大P/Z不变、泛点以后 u 增大P/Z增大答案：、e6、测定压降气速曲线的意义在于：、确定填料塔的直径b、确定填料塔的高度、确定填料层高度d、选择适当的风机答案：、d7、测定传质系数 kya的意义在于：、确定填料塔的直径b、计算填料塔的高度、确定填料层高度d、选择适当的风机答案：b、c8、为测取压降气速曲线需测下列哪组