浙江大学化工原理实验-填料塔吸收实验报告

过程工程原理实验（乙）吸收实验专业：专业：姓名：学号：日期：2015.12.26地点：教十2109实验报告课程名称：过程工程原理实验（乙）指导老师：叶向群成绩：__________________实验名称：吸收实验实验类型：工程实验同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得填料塔吸收操作及体积吸收系数测定1实验目的：1.1了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作；1.2观察填料塔的液泛现象，测定泛点空气塔气速；1.3测定填料层压降ΔP与空塔气速u的关系曲线；1.4测定含氨空气—水系统的体积吸收系数Kya。2实验装置：2.1本实验的装置流程图如图1：2.2物系：水—空气—氨气。惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供，吸收剂水采用自来水，他们的流量分别通过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程，溶液由塔底经过液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经吸收后的尾气由塔顶排至室外，自塔顶引出适量尾气，用化学分析法对其进行组成分析。3基本原理：实验中气体流量由转子流量计测量。但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同，故转子流量计的读数值必须进行校正。校正方法如下：量计的读数，来选择合适的空气流量，本实验要求在两至三个不同气体流量下测定；4.3为使进塔气相浓度约为5%，须根据空气的流量来估算氨气的流量，然后打开氨气钢瓶，调节阀门，使氨气流量满足要求；4.4水吸收氨，在很短时间内操作过程便达到稳定，故应在通氨气之前将一切准备工作做好，在操作稳定之后，开启三通阀，使尾气通入吸收瓶进行尾气组成分析。在实验过程中，尤其是测量时，要确保空气、氨气和水流量的稳定；4.5改变气体流量或吸收剂（水）流量重复实验：本次实验，控制空气流量分别为8-8-9.6m3/h，水流量则相对应为30-36-30l/h；4.6实验完毕，关闭氨气钢瓶阀门、水调节阀，切断风机电源，洗净分析仪器等。5实验数据处理：5.1大气压102400Pa室温11.5填料层高度40.5cm塔径70mm硫酸10ml浓度0.03mol/l液泛气速11-12m³/h5.2原始数据记录：体积吸收系数实验单位组1-1组1-2组2-1组2-2组3-1组3-2空气流量计读数m³/h88889.59.5空气温度℃12.112.212.312.2512.412.4空气表压kPa1.221.221.151.221.871.88氨气流量计读数m³/h0.30.30.30.30.360.36氨气温度℃12.41212.3121212.1氨气表压kPa1.251.251.271.281.91.92水流量计读数L/h303036363030塔顶底压差kPa0.410.40.410.420.570.56塔顶表压kPa0.770.780.750.761.281.23塔底液温℃11.411.511.411.511.5511.5塔顶气相浓度分析吸收瓶加酸量mL101010101010脱氨后空气量L4.794.815.175.434.084.03脱氨后空气温度℃1212121212125.3数据处理：塔截面积Ω==0.00385m2P=P0+P表1-11-22-12-23-13-2V体8.12728.12848.13268.12919.62539.6253G0.35510.35500.35480.35500.42270.4227L1.6671.6671.6671.6671.6671.667V体·氨气0.30490.30460.30480.30460.36450.3645nair0.20690.20780.22330.23450.17620.1741Y10.037480.037490.037530.037520.037940.03793Y20.00290.002890.002690.002560.003410.00345X10.007370.0073680.0074150.0074450.0087560.008743X2000000E293412950729341295072959129507.5P103.375103.38103.355103.34103.965103.91m0.28380.28540.28390.28550.28460.2840ΔYm0.012990.012970.012700.012500.013680.01373η0.92260.92290.92830.93180.91010.9090KYa60.6260.7462.4263.6868.4368.08KYa平均60.6863.0568.255ΔP-u数据表格以及关系曲线图ΔPkpa0.410.40.410.420.570.56um/s0.058640.058650.058680.058650.069450.06945由图表可知，大概的液泛点气速为0.06945m/s.计算示例（以组1-1为例）：V体==8*=8.1272m3/h；G===0.3551kmol/h；L=ρL0/M=999.7*30/18/1000=1.667kmol/h；V体·氨气==0.3*=0.3049m3/h；V氨气===0.01331kmol/h；nair==102.4*4.79/8.314/(273.15+12)=0.2069mol；Y1==0.01331/0.3551=0.03748；Y2==0.03*0.01*2/0.2069=0.0029；X1==0.3551*(0.03748-0.0029)/1.667=0.00737；E===29341；P=（2*0.77+0.41）/2+102.4=103.375kPa，P为塔内平均压力；m=E/P=29341/103.375/1000=0.2838；====0.01299；η=1-Y2/Y1=1-0.0029/0.03748=0.9226；==60.626结果分析、讨论：1本次实验分别通过改变吸收剂流量或者空气流量+氨气流量来讨论对吸收的影响。从实验数据处理的结果可以看出，第1组和第2组之间，空气氨气流量不变，增大水的流量20%，出口气体浓度变小，体积吸收系数变大；而第1组和第3组之间，水流量保持不变，增大空气和氨气流量20%，出口气体浓度变大，体积吸收系数也跟着变大，且大得多。根据氨气易容于水的性质，理论上氨气应该属于气模控制，而根据化工原理理论知识，气模控制的时候，增大吸收剂流量时，出口气体浓度减小，吸收率增大，Kya增大；当增大气体流速时，出口气体浓度增大，吸收率减小，Kya也增大，且比前者要大得多。结论：根据实验数据可以看出，本次实验得到的结果相对来说是比较准确的。实验比较理想。2从实验基本数据可以看出，不论是改变吸收剂流量或是空气流量，实验中测得的塔底液体温度和脱氨后空气温度发生变化，且者波动很小，随着气体或者吸收剂流量的改变，脱氨后空气温度也会发生变。3从实验数据处理结果可以看出，当保持空气流量不变而增大水流量时，吸收效率提升，不是很大；而相反地，保持水流量不变，增大空气流量时，吸收效率大幅度下降。7思考题：1测定体积吸收系数kya和Δp-u有什么实际意义？曲线是描述流体力学的特性也是吸收设备主要参数，为了计算填料塔的动力消耗也需流体力学特性，确定填料塔适宜操作范围及选择适宜的气液负荷。2实验时，如何确定水、空气和氨气的流量？水的体积流量可直接从转子流量计上读取，再转化为摩尔流量；空气和氨气的体积流量则先从转子流量计上读取，利用校正公式进行校正，然后再转化为摩尔流量。3为什么吸收时氨气从气相转