浙江大学化工原理实验填料塔吸收实验报告

1、浙江大学化工原理实验填料塔吸收实验报告The following text isamended on 12 November 2020.专业：姓名：湖沪乂吻实验报告囂乜课程名称：过程工程原理实验（乙）指导老师：_叶詁需=亞绩：实验名称：吸收实验实验类型：丄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：了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作；观察填料塔的液泛现象，测定泛点空气塔气速；测定填料层压降A P与空塔气速u的关系

2、曲线；测定含氨空气一水系统的体积吸收系数K7ao2实验装置：本实验的装置流程图如图1:物系：水一空气一氨气。谄性气体山漩涡气泵提供，氨气山液氮钢瓶提供，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，溶液山塔底经过液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经吸收后的 尾气山塔顶排至室外，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：实验中气体流量山转子流量计测量。但山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：体积吸收系数的测定对相平衡关系遵循亨利定律的物系（一般指低浓度气体

3、），气液平衡关系为： 相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系如下：式中：E亨利系数，PaF系统总压（实验中取塔内平均压力），Pa亨利系数E与温度T的关系为：lg E= / T式中：T液相温度（实验中取塔底液相温度）,Ko根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差即可求得塔内平均压力P。根据实 验中所测的塔底液相温度T,利用式（4）、（5）便可求得相平衡常数m体积吸收常数体积吸收常数是反映填料塔性能的主要参数之一，其值也是设计填料塔的重要依 据。本实验属于低浓气体吸收，近似取Yy、Xx。(Xi-Xj式中：V惰性气体空气的流量，kmol/h；一进塔气相的组成，比摩尔分率，kmol (A) / km

4、ol (B)；出塔气相(尾气)的组成，比摩尔分率，kmol (A) / kmol (B)；Xi出塔液相组成，比摩尔分率，kmol (A) / kmol (B):X：二 0；L吸收剂水的流量，kmol/ho式中：一氨气的流量，kmol/ho根据转子流量计测取得空气和氨气的体积流量和实际测量状态(压力、温度)。应 对其刻度流量进行校正而得到实际体积流量，再山气体状态方程得到空气和氨气的摩尔 流量，并由式(8)即可求取进塔气相浓度。用移液管移取体积为巾ml.浓度为血mol/1的标准硫酸溶液置于吸收瓶中，加入 适量的水及2-3滴百里酚兰(指示剂),将吸收瓶连接在抽样尾气管线上(如装置 图)。当吸收塔操

5、作稳定时，尾气通过吸收瓶后尾气中的氨气被硫酸吸收，其余空气通 过湿式流量计计量。为使所取尾气能反映塔内实际情况，在取样分析前应使取样管尾气 保持畅通，然后改变三通旋塞流动方向，使尾气通过吸收瓶。式中：一氨气的摩尔数，mol；空气的摩尔数，molo尾气样品中氨的摩尔数可用下列方式之一测得：(i) 若尾气通入吸收瓶吸收至终点(瓶内溶液颜色山黃棕色变至黃绿色)，则103 mol(ii) 若通入吸收瓶中的尾气已过量(瓶中溶液颜色呈蓝色)，可用同样标准硫酸溶液滴 定至终点(瓶中溶液呈黄绿色)。若耗去酸量为ml,则103 mol尾气样品中空气摩尔数的求取尾气样品中的空气量山湿式流量计读取，并测定温度mol

6、式中：一尾气通过湿式流量计时的压力(由室内大气压代替)，Pa；通过湿式流量计的空气量，1;通过湿式流量计的空气温度，K；R气体常数,R=8314N m/(mol K)。由式(10) (11)可求得和，代人(9)即可得到，根据得到的和，由(7)即可得到。 4实验步骤：先开启吸收剂(水)调节阀，当填料充分润湿后，调节阀门使水流量控制在适当的数 值，维持恒定；启动风机，调节风量山小到大，观察填料塔内的流体力学状况，并测取数据，根据液 泛时空气转子流量计的读数，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；为使进塔气相浓度约为5%,须根据空气的流量来佔算氨气的流量，然后打开氨气钢 瓶

7、，调节阀门，使氨气流量满足要求；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；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m7h, 水流量则相对应为30-36-30 1/h：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：大气压102400Pa室温 填料层高度 塔径70mm 硫酸10ml浓度1液泛气速ll-12m3/h原始数据记录：体积吸收系数实验单位纠.1-1组1-2组2-1组

8、2-2组3-1组3-2空气流量计读数m3/h8888空气温度C空气表压kPa氨气流量计读数m3/h氨气温度C121212氨气表压kPa水流量计读数L/h303036363030塔顶底压差kPa塔顶表压kPa塔底液温C塔顶气 相浓度 分析吸收瓶加酸量mL101010101010脱氨后空气量L脱氨后空气温度C121212121212数据处理:塔截面积Q = -D2= P二P+P农41-11-22-12-23-13-2V*GLV体氨气nairY：XX：000000E2934129507293412950729591PmAYnnKYaKYa平均AP-u数据表格以及关系曲线图A P kpaum/ s山图

9、表可知，大概的液泛点气速为s 计算示例(以组1-1为例):2叫箫列黑溜聽“G二叫RT/102.4 + 1.22)8.1272=诚加(273.15 + 12.1)*8.314L二 PLo/M二*30/18/1000二 kmol/h；V体蛙产Vnm3/h；卩 02.4* (273.15 + 12.4)Y 273.15*(102.4 + 1.25)PW RT(102.4 + 1.25)*0.3049= “；PV=*+12)=；(273.15 + 12.4)*8314Y:=- =* *2/二；nV (Y1-Y2) =*；L|q11.468-1992/T二 i(y1.468-IW2/( 273.154-

10、11.4=29341；P二(2*+) /2+二，P为塔内平均压力；m二E/P二29341/1000二；=化().()374一).()()737*().2834().0029 二,AKi, Yy 0.03748-0.00737*0.2838InIn 172A/2Yi0.0029几二1-Y2/Y1二二；.Ga0.3551* (0.03748 一 0.0029)Q*/* AKn0.0385 * 0.405 * 0.012296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2

11、0%,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%,岀口气体浓度变大，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，K皿增 大；当增大气体流速时，出口气体浓度增大，吸收率减小，K：.a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

12、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Ap-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