化工原理实验—吸收.doc

填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的(1)了解填料吸收塔的结构和流程；(2)了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响；(3)掌握吸收总传质系数 的测定方法二、基本原理1.吸收速率方程式吸收传质速率由吸收速率方程式决定: Na = Ky A ym 式中 Ky 为气相总传质系数，mol/m2*h； A 为填料的有效接触面积，m2； ym 为塔顶、塔底气相平均推动力。 a 为填料的有效比表面积，m2/m3； V 为填料层堆积体积， m3 ； Kya 为气相总容积吸收传质系数，mol/m3*h。从上式可看出，吸收过程传质速率主要由两个参数决定：ym为过程的传质推动力，Kya的倒数1/Kya表征过程的传质阻力。2填料吸收塔的操作吸收操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上，或组分的回收率 上。在低浓度气体吸收时，回收率可近似用下式计算： = （y1 - y2）/y1 吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的，一般认为稳定不变。控制和调节吸收操作结果的操作变量是吸收剂的进口条件：流率 L 、温度 t 和浓度 x2 这三个要素。由吸收分析可知，改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用方法，当气体流率 G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率增加，溶质吸收量增加，出口气体的组成y2随着减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，总传质系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力ym的增大而引起，即此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。但当液相阻力较大时，增加液体的流量，可明显降低传质阻力，总传质系数大幅度增加，而平均推动力却有可能减小（视调节前操作工况的不同而不同），但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增大。吸收剂入口温度对吸收过程的影响也甚大，也是控制和调节吸收操作的一个重要因素。降低吸收剂的温度，使气体的溶解度增大，相平衡常数减小。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力随之减小，使吸收效果变好，y2降低，但平均推动力ym或许会有所减小。对于气相控制的吸收过程，降低操作温度，过程阻力基本不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好。总之，吸收剂温度的降低，改变了相平衡常数，对过程阻力及过程推动力都会产生影响，其总的结果使吸收效果变好，气体出口浓度降低，吸收过程的回收率增加。吸收剂进口浓度x2是控制和调节吸收效果的又一重要因素。吸收剂进口浓度x2降低，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动力也将随之增大而有利于吸收过程回收率的提高。但应注意，当气液两相在塔底接近平衡(L/G m)(见图b)时，提高吸收剂用量，即增大LG并不能使y2明显降低，只有用降低吸收剂入塔浓度x2才是有效的。a. L/G m最后应注意，上述讨论基于填料塔的填料高度是一定的，亦即针对某一特定的工程问题进行操作型命题的讨论。若是设计型的工程问题，则上述结果不一定相符。三、实验内容在以下操作条件下，对比、研究组分回收率、传质推动力和传质阻力的变化：（1）原料气流量不变，改变吸收剂流量；（2）吸收剂流量不变，改变原料气流量；（3）原料气、吸收剂流量都不变，改变吸收剂温度；四、实验装置本实验的装置包括填料塔主体、空气输送、空气和丙酮汽化器以及吸收剂供给等部分。压缩空气的压力由压力定值器稳定，流量由转子流量计检测，经丙酮汽化器鼓泡带出丙酮蒸汽成为原料气后，进入填料塔。吸收剂由高位槽供给，经电加热器和转子流量计，进入填料塔与原料气逆流接触，进行传质。塔顶搭底吸收剂的温度由温度计检测。原料气进出口的浓度由针筒取样后送色谱仪检测。五、实验操作原则（1）空气压力定值器一般设定在0.02 - 0.04范围内。（2）空气转子流量计的读数须作压力温度的校正。（3）改变操作条件后，应稳定十分钟以上时间方可取