吸收系数的测定

吸收系数的测定吸收系数的测定 一 实训目的一 实训目的 1 了解填料吸收装置的基本流程及设备结构 2 掌握吸收系数的测定方法 3 了解空塔气速和喷淋密度对总吸收系数的影响 4 了解气体空塔流速与压强降的关系 二 基本原理二 基本原理 根据传质速率方程 mYA YKN 即 mYA YFKFNG 所以 m Y YF G K 通过实验分别测定和计算 单位时间吸收的组分量 气液两相接触面积 平均传质推 动力 的值 便可代入上式计算得吸收系数的值 1 单位时间吸收的组分量 G Kmol h 21 YYVG 上式中 V 惰性气体流量 用空气转子流量计来测定 Y1 进塔气体组成 可通过测定进塔时 氨及空气流量来计算得到 Y2 出塔气体组成 采用化学法进行尾气分析测定和计算得到 2 气液两相接触面积 F m2 zDaaVF 2 4 上式中 V 填料的总体积 m3 Z 填料层高度 m D 吸收塔的内径 m a 有效比表面积 m2 m3 t aa 式中 at 干填料的比表面积 m2 m3 填料的表面效率 可根据最小润湿分率查图表 参看教材 最小润湿分率 规定的最小润湿率 操作的润湿率 式中 填料的最小润湿分率 0 08m3 m2 h 规定的最少润湿率 操作的润湿率 W at m3 m2 h 式中 W 喷淋密度 每小时每平方米塔截面上的喷淋的液体量 塔截面积 水的体积流量 水 V W 3 平均传质推动力 m Y 本实验的吸收过程处于平衡线是直线的情况下 所以可用对数平均推动力法计算 m Y ln 22 11 2211 YY YY YYYY Ym 上式中 Xm mX Y 1 1 P E m P 大气压 塔顶表压 1 2 塔内压差 液相浓度 5 以下时亨利系数与温度的关系 温度 oC 01020253040 E atm 0 2390 5020 7780 9471 2501 938 本实验中 X1由公式 2121 YYVXXL 计算 其中 X2 0 4 转子流量计的计算公式 1 实验中用的空气转子流量计是以 20 oC 1atm 的空气为介质来标定刻度的 如果工作 介质不是该状态下的空气 可用下式来换算刻度指示值 1 12 21 2 1 12 Q TP TP QQ 2 如果还需要将 Q 值换算成标准状态 0 oC 1atm 下的体积 Q 则代入下式计算 21 21 0 0 1 20 02 220 TT PP P T Q TP TP QQ 3 如果测定的是其它气体 而且是非 20 oC 1atm 状态空气下则代入下式计算 2012 1021 120 TP TP QQ 4 如果还需要将 Q 值换算成标准状态下的值 2021 1021 0 0 120 TT PP P T QQ 上式中 2010 分别表示 20 oC 1atm 状态下标定气体和被测气体的密度 5 尾气分析法计算 Y2 以稀硫酸 0 02N 为指示液 酚酞为指示液 将经计量的尾气通入装有红色的吸收液 稀硫酸和酚酞 的吸收瓶中 吸收液和尾气中的氨反应当达到终点时 吸收液变为红色 立即关闭气体进口考克 记录尾气进入量 并根据硫酸的浓度先将湿式气体流量计口读得 的空气流量换算成标准状态下的体积流量 V0 10 01 0 TP TP VV V 空气流量读数 氨的体积 V 22 4VSNS VS 硫酸溶液的体积 ml NS 硫酸溶液的当量浓度 N 毫克当量 毫升 最后 0 2 V V Y 三 实训装置及流程实训装置及流程 如图为吸收实训设备流程图 空气由风机 1 供给 阀 2 用于调节空气流量 放空法 在气管中空气与氨混合入塔 经吸收后排出 出口处有尾气调压阀 9 这个阀在不同的流 量下能自动维持一定的尾气压力 作为尾气通过分析器的推动力 水经总阀 15 进入水过滤减压器 16 经调解器 17 及流量计 18 入塔 氨气由氨瓶 23 供 给 开启氨瓶阀 24 氨气即进入自动减压阀 25 中 这法能自动将输出氨气压力稳定在 2 15 0cmkg 范围内 氨压力表 26 指示氨瓶内部压力 而氨压力表 27 则指示减压后的 压力 为了确保安全 缓冲罐上还装有安全阀 29 以保证进入实验系统的氨压不超过安全 允许规定值 1 2kg m2 安全阀的排出口用塑料管引到室外 为了测量塔内压力和填料层压力降 装有表压计 20 和压差计 19 此外 还有大气压 力计测量大气压力 1 风机 2 空气调节阀 3 油分离器 4 空气流量计 5 填料塔 6 栅板 7 排液管 8 莲蓬头 9 尾气调节阀 10 尾气取样管 11 稳压瓶 12 旋塞 13 吸收盒 14 湿式气体流量计 15 总阀 16 水过滤减压阀 17 水调节阀 18 水流量计 19 压差计 20 塔顶表压计 21 表压计 22 温度计 23 氨瓶 24 氨瓶阀 25 氨自动减压阀 26 氨压力表 27 氨压力表 28 缓冲罐 29 膜式安全阀 30 转子流量计 31 表压计 32 空气进口阀 四 实训步骤四 实训步骤 1 填料塔流体力学测定操作 1 这项操作不要开动氨气系统 仅用水对空气进行操作即可 2 可以先开动供水系统 开动供水系统中的滤水器时 要注意首先打开出口端阀门才慢 慢打开进水阀 如果在出口端阀门关闭的情况下开进水阀 滤水器就可能超压 3 开动空气系统 开动时要首先全开叶氏分机的旁通阀 然后再启动叶氏风机 否则风 机一开动 系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计 风机启动后再用关小旁路阀的 办法调节空气流量 同样道理 实验完毕要停机时 也要全开旁通阀 待转子降下来以后在停机 如果突然停 机 气流突然停止 转子就会猛然掉下 打坏流量计 4 一般总是慢慢加大气速到接近液泛 测定每一间隔气速下的填料压降 5 正式测定是固定某一喷淋量 测定每一间隔下的填料压降 2 传质系数的测定 1 事先确定好操作条件 如氮气流量 空气流量 喷淋量 准备好尾气分析气 开动 水系统和空气系统 一切准备就绪后再开动氨气系统 实验完毕随即关闭氨气系统 以尽 可能节约氨气 水系统和空气系统的开动和关闭方法同上 2 氨气系统的开动方法 事先要弄清楚氨气自动减压阀的构造 开动时首先将自动减压 阀的弹簧放松 使自动减压阀处于关闭状态 然后打开氨瓶瓶顶阀 此时自动减压阀的高 压压力表应有示值 下一步先关好氨气转子流量计前的调节阀 再缓缓压紧减压阀的弹簧 使阀门打开 同时注视低压氨气压力表的示值达到 0 5 到 0 8 公斤 厘米 2时即可停止 然后用转子流量计前的调节阀调节氨气流量 便可正常使用 关闭氨气系统的步骤和开动 步骤相反 3 尾气分析器的操作 尾气分析仪用取样管 3 吸收管 8 湿式气体流量计等组成 在吸收管中装入一定浓 度一定体积的稀硫酸作为吸收液并加入指示剂 甲基红 当被分析的尾气样品通过吸收管 后 尾气中的氨被硫酸吸收 其余部分 空气 由湿式气体流量计计量 由于加入的硫酸 数量和浓度是已知量 所以被吸收的氨量便可计算出来 湿式气体流量计所计量的空气量 可以反映出尾气浓度 空气量越大表示浓度越低 分析操作开始时先纪录湿式气体流量计的初始值 然后开启阀 5 让尾气通过取样管 并观察吸收液的颜色 吸收管是透明的 可以看清吸收液的颜色 当吸收液刚改变颜色 由红变黄 时 表示吸收到达终点 应立即关闭阀门 5 读取湿式气体流量计终示值 操作是要注意控制阀 5 的开度 使尾气成单个气泡连续不断进入吸收管 如果开度过大 气泡成大气团通过则吸收不完全 开度过小 则拖延分析时间 尾气浓度计算参看基本原理 附 数据整理过程示例 一 求空气流量 Q 19m3 h TO 273K PO 760mmHg P1 760mmHg P2 720 24 7 744 7mmHg T1 273 20 293K T2 273 16 289K hm TT PP P T QQ O O 64 1719 289293 7 744760 760 273 3 21 21 110 标准 二 求氨气流量 Q 0 762m3 h TO 273K T1 293K T2 289K PO 760mmHg P1 760mmHg P2 720 13 2 733 2mmHg 3 10 293 1 mkg 3 20 7810 0 mkg hm TT PP P T QQ O O 903 0 762 0 293289781 0 760 2 733293 1 760 273 3 2120 2110 120 标准 因为是 98 的氨 故纯氨的量为 0 903 0 98 0 885 标准 m3 h 三 计算 Y1 0502 0 64 17 885 0 10 20 1 Q Q Y 四 计算 Y2 mlNVV SS 9836 0 04391 0 1 4 22 4 22 ml TP TPV V O O O 10831021 1 289760 273720 3 000908 0 1083 9836 0 2 O V V Y 五 计算 G hkmol Q V O 7875 0 4 22 64 17 4 22 000908 00502 0 7875 0 21 YYVG 0 0388kmol h 六 计算 m Y D 0 11m aT 403m2 m3 z 0 815m hmmw 317 6 11 0 4 1060 23 2 3 操作润湿率 w a 6 317 403 0 0157 m2 h 最小润湿率 0 157 0 08 0 196 查教材上填料得表面效率和最小润湿率关系图得 41 0 32 23 16541 0 403mmaa t 222 279 1 815 0 11 0 785 0 23 165 4 mzDaF atmP961 0 1033 3 45 012 760 720 总 666 0 961 0 64 0 总 P E m 15OC 时 3 999 2 mkg OH 18 2 OH M hkmolL 33 3 18 9991060 3 21 XXLG 0 2 X 01165 0 33 3 0388 0 2 1 L LXG X 00773 0 01165 0 666 0 1 1 01165 0 666 0 1 1 1 1 1 Xm mX Y 0 2 Y 01081 0 000908 0 04247 0 ln 000908 0 00773 0 0502 0 ln 22 11 22 11 YY YY YYYY Ym 七 求 KY hmkmol YF G K m Y 806 2 01081 0 279 1 0388 0 2 五 数据记录与结果处理五 数据记录与结果处理 吸收系数的测定吸收系数的测定 混合气组成 氨 空气 吸收剂 水 填料 名称 拉西环 规格 12 13 1 5mm 个数 3750 个 比表面积 m2 m3 堆积形式 乱堆 填料层高度 815mm 吸收塔内径 110mm 数据纪录表 序号 项目 例1234 流量计示值 m3 h19 0 计前表压 mmHg24 7空气 温度 OC 16 0 0 762 计前表压 mmHg13 2氨气 温度 OC 16 计量计示值 m3 h60 10 3 水 温度 OC 15 0 流量计示值 m3 h1 21 硫酸体积 ml1 硫酸浓度 N 0 04391 尾气 温度 OC 15 0 大气压 mmHg 720 塔顶表压 cmH2O 12 0压强 塔内压强 cmH2O 4 3 吸收组分量 G kmol h 0 0388 喷淋密度 W m3 m2 h 6 317 填料表面效