化工原理实验—吸收

1、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Kya的测定方法4. 学会使用GC二、实验原理吸收操作是分离气体混合物的方法之一，在实际操作过程中往往同时具 有净化与回收双重目的。因而，气体出口浓度 y2是度量该吸收塔性能的重要 指标，但影响y2的因素很多，因为吸收传质速率Na由吸收速率方程式决定。（一）.吸收速率方程式： 吸收传质速率由吸收速率方程决定Na KyaV填 ym 或 Na KyA ym式中：Ky气相总传系数，mol/m 3s；A填料的有效接触面积，m ； y塔顶、塔底气相平均推动力

2、，V填填料层堆积体积，m3；Kya气相总容积吸收传质系数，mol/m2s。从前所述可知,Na的大小既与设备因素有关，又有操作因素有关（二）.影响因素：1 设备因素：V填与填料层高度H、填料特性及放置方式有关。然而，一旦填料塔制 成，V填就为一定值。2 操作因素：a气相总容积吸收传质系数 Kya根据双膜理论，在一定的气温下，吸收总容积吸收传质系数Kya可表示成:11mK yakyakxa又有文献可知：kya A Ga和kxa B Lb，综合可得Kya C GaLb，显然Kya与气体流量及液体流量均有密切关系。比较 a、b大小，可讨论气膜控制 或液膜控制。b 气相平均推动力 Ay将操作线方程为：y

3、 (x X2) y的吸收操作线和平衡线方程为：yG=mx的平衡线在方格纸上作图，从图5-1中可得知：ymyiy2Inyiy2图5-1吸收操作线和平衡线其中； yi yi yiyi mxi，y y y y mx2，另外，从图 5-1 中还可看出，该塔是塔顶接近平衡。(三) .吸收塔的操作和调节：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n上。 在低浓度气体吸收时，回收率 n可近似用下式计算：yi y2 i 止yiyi吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的，控制和调节吸收操作结果的是 吸收剂的进口条件：流率L、温度t、浓度X2三个因素。由吸收分析可知，改变吸收剂用量是对吸收过程

4、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 Na增加，溶质吸收量L 增加，那么出口气体的组成y2减小，回收率n增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数 Kya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 Ay的增大而引起，即 实验五 吸收实验2 / 8此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时增加液体的流量。传质系数 Kya大幅度增加，而平均 推动力可能减小，但总的结果使传质速率Na增大，溶质吸收量增大。吸收剂入口温度对吸收过程影响也甚大，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

5、数减小。1m对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力 -将Kya kxa随之减小，结果使吸收效果变好，y2降低，而平均推动力 Ay或许会减小。 对于气相控制的吸收过程，降低操作温度，过程阻力 丄不变但平Kya kya均推动力Ay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产生影响，其总的结果使吸收效 果变好，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 浓度的降低，液相进口处的推动的增大，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。应当注意，当气液两相在塔底接近平衡（L/G

6、v m）（见图5-2a）欲降 低y2,提高回收率，用增加吸收剂用量的方法更有效。但是当气液两相在塔 顶接近平衡时（L/G m）（见图5-2b）提高吸收剂用量，即增大 L/G并不 能使y2明显的降低，只有用降低吸收剂入塔浓度 X2才是有效的。ab图5 - 2L/G大小对操作的影响三、实验要点实验五吸收实验3 / 81 单元操作 吸收单元操作的特点；回收率n的影响因素；2实验结果 双膜理论、分析吸收过程属于气膜控制或液膜控制；3实验测量 气体转子流量计的读数以及校正；4实验流程 液泛现象及预防，液封的作用及控制；5实验设备 填料吸收塔的结构及操作及填料介绍。四、实验装置示意图及流程图418吸收实验

7、流程图j空气压療机;览一气动压力定值器* 一气悴諾子施最计; 戲剋鋼5填机知6液封裝蛰T 电加热器：8液 休静子流餐计油一高位梢.五、实验步骤（一）.设备：本实验装置是空气一丙酮混合气一水吸收系统，吸收塔为填料吸收塔, 气体是经定值器将压力恒定的室温空气，进入丙酮容器鼓泡而出，得到的丙 酮已达饱和的混合气，吸收剂为自来水，用色谱分析的方法，测定混合气进 口浓度yi及混合气出口浓度y2。（二）.测试准备：1. 接通气路，打开水流量计开关，再打开定值器开关，将压力恒定在 0.02MPa左右，然后，打开气体转子流量计，把水和气的转子流量计调节至 实验五 吸收实验5 / 8测试时的最大值，仔细检查设备

8、是否有 漏液、液泛 等不正常现象，如果一切 正常，即可开始调试。2测试： 在上面的步骤完成后，用分别改变水流量、空气流量（均由小至大） 、及 水温（升高）的方法，测数组数据。每改变一次水流量或空气流量，均需间 隔数分钟取样，或出口水温基本恒定。取样时，先取yi再取y2。3. 注意事项：气体流量不能超过600 L/h,液体流量不能超过7L/h，否则有可能液泛。 液封的液位高低由后面的阀门控制。六、实验操作原则及内容（ 一）. 实验操作原则： 1先开水的开关，后开气的开关，并测量空气的温度。？2. yi每次都要测量，且要先测y2,后测yi，防止影响吸收的平衡。3注意控制液封的水位，且要防止液泛。4

9、. 加热温度要小于50C,。（电压95伏左右）5. 改变控制条件时，要经过 i0 i5 min 时间稳定。（ 二）. 实验内容：1. 在空气流量恒定条件下，改变清水流量，测定气体进出浓度yi、y2, 计算组分回收率n传质推动力面和传质系数Kya。2. 在清水流量恒定条件下，改变空气流量，测定气体进出口浓度yi、 y2,计算组分回收率n传质推动力面5和传质系数Kya。3. 在空气流量和清水流量恒定条件下， 改变清水温度， 测定气体进出口 浓度yi、y2，计算组分回收率 n传质推动力面和传质系数Kya。七、实验数据记录及数据处理（ 一 ）. 设备参数：填料：瓷质拉西环； 气液接触方式：气 液逆流；

10、（ 二）. 操作参数：定值器压力： 0.02-0.04MPa （ 表压 ） （ 三）. 原始数据记录：i .常数：实验五 吸收实验6 / 8填料塔直径D: 40 mm；填料塔高度H : 220 mm； 色谱仪系数：0.18;室温：10C ；气压：101.3KPa2 实验数据记录：序号气体流量G / (L/h)水流量L / (L/h)气体进口浓度色谱峰高气体岀口浓度色谱峰高水进口 温度厂c水出口温度/c混合气 温度/c12345(四)计算结果序 号气体流量G2Kmol / m .h水流量L2Kmol / m .hX1 ynKya12345八、实验数据处理中注意事项说明：1. 气体流量计在0.02

11、MPa下使用，与气体流量计标定时的状态不同, 故需校正：GnPT .PT。2. 吸收剂的进口温度由半导体温度计测得， 需计算全塔平均温度，来查 得各组的m值。全塔平均温度为：3. 色谱仪上读得的峰面积正比于取样气相浓度，进出口峰面积之比，等 于气体进出口浓度yi，y2之比。IgP A B4. 丙酮的安托因方程系数C tP： mmHgA：6.75.30B：1030.96C：209.83t :C(545C)九、实验数据处理结果的讨论及要求1 在空气流量恒定条件下，改变清水流量，讨论组分回收率n传质推动力面Ay和传质系数Kya的变化规律。2在清水流量恒定条件下，改变空气流量，讨论组分回收率n传质推动力面Ay和传质系数Kya的变化规律。3从实验数