化工原理实验—吸收

1、化工原理实验吸收一、实验目的 1了解填料吸取塔的结构和流程； 2了解吸取剂进口条件的变化对吸取操作结果的阻 碍；3把握吸取总传质系数 Kya 的测定方法4. 学会使用 GC二、实验原理 吸取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 是度量该吸取塔性能的重要指标， 但阻碍 y2 的因素专门多， 因 为吸取传质速率 NA 由吸取速率方程式决定。（ 一）. 吸取速率方程式：吸取传质速率由吸取速率方程决定 ：Na KyaV填 ym 或 Na KyA ym式中：Ky 气相总传系数， mol/m3.s；A 填料的有效接触面积， m2； ym

2、 塔顶、塔底气相平均推动力，V 填 填料层堆积体积， m3；Kya 气相总容积吸取传质系数， mol/m2.s。 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）阻碍因素：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.气相总容积吸取传质系数Kya按照双膜理论，在一定的气温下，吸取总容积吸取传 质系数Kya可表示成：-mKya kya kxa又有文献可知：kya A Ga和kxa B Lb，综合可得Kya C GaLb，明显Kya与气体流量及液体流量均有紧密关系。 比较a b大小，可讨论气膜操纵或

3、液膜操纵。气相平均推动力和Aym平朋的的吸取操作线和平稳线 肉平稳线在方格纸上作图，从图5-1中可得知: ym y- y2 Tn冬y2图5-1吸取操作线和平稳线b.将操作线方程为: 方程为：其中； yiyiyiyimx-, y?y2y2y2mx?,另外,从图5-1中还可看出，该塔是塔顶接近平稳。（三）.吸取塔的操作和调剂：吸取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。在低浓度气体吸取时，回收率 n可近似 用下式运算：yiy2y2yiyi吸取塔的气体进口条件是由前一工序决定的，操纵和调剂 吸取操作结果的是吸取剂的进口条件：流率 L、温度t、浓度x 2三个因素。由吸取分析可

4、知，改变吸取剂用量是对吸取过程进行调剂 的最常用方法，当气体流率 G不变时，增加吸取剂流率，吸取 速率NA增加，溶质吸取量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 化较小或差不多不变，溶质吸取量的增加要紧是由于传质平均 推动力 ym的增大而引起，即现在吸取过程的调剂要紧靠传 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，溶质吸取量增大。吸取剂入口温度对吸取过程阻碍也甚大，也是操纵和 调剂吸取操作的一个重要因素。降低吸取剂的温度，使气体的 溶解

5、度增大，相平稳常数减小。关于液膜操纵的吸取过程，降低操作温度，吸取过程 的阻力丄 将随之减小，结果使吸取成效变好，y2降低，Kya kxa而平均推动力 ym或许会减小。关于气相操纵的吸取过程， 降低操作温度，过程阻力 不变.但平均推动力 ymKya kya增大，吸取成效同样将变好。总之，吸取剂温度的降低，改变了相平稳常数，对过程阻力及过程推动力都产生阻碍，其总的 结果使吸取成效变好，吸取过程的回收率增加。吸取剂进口浓度x2是操纵和调剂吸取成效的又一重 要因素。吸取剂进口浓度的降低，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取过程回收率的提升。图5-更有效应当注意，当气液两相

6、在塔底接近平稳（L/G v m）（见 2a）欲降低y2，提升回收率：5-2b：只有用平稳时（G并用增加吸取剂用量的方法目在塔顶接近 剂拥量,j即增大L丸（见图2明显的降低,ab图5 - 2 L/G大小对操作的阻碍三、实验要点单元操作 吸取单元操作的特点；回收率 n的阻碍因 素；实验结果-双膜理论、分析吸取过程属于气膜操纵或 液膜操纵；实验测量-气体转子流量计的读数以及校正；实验流程-液泛现象及预防，液封的作用及操纵；实验设备-填料吸取塔的结构及操作及填料介绍。四、实验装置示意图及流程图卜18吸收实验流程團1_空气压輪机2_亀动压力定價器注一气休特子滥总计 4藪泡器询一填料塔皿被封饕置；丁一电加

7、热h 8液 体转子流髦计沖一离症槽.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取系统，吸取 塔为填料吸取塔，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，吸取剂 为自来水，用色谱分析的方法，测定混合气进口浓度y1及混合 气出口浓度y2。（二）测试预备：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剂至测试时的最大值，认真检查设备是 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，用分不改变水流量、空气流量 （均

8、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，或出口水温差 不多恒定。取样时，先取y1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操纵。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. y1每次都要测量，且要先测y2，后测y1，防止阻 碍吸取的平稳。3. 注意操纵液封的水位，且要防止液泛。4. 加热温度要小于50C,。（电压95伏左右）5. 改变操纵条件时，要通过 10 15 min 时刻稳固。 （二）.实验内

9、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y1、y2,运算组分回收率n,传质推动力面 ym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y1、y2，运算组分回收率n,传质推动力面 ym 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y1、y2，运算组分回收率n,传质推动力面 ym 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；（二 ）. 操作参数：定值器压力： 0.02-0.04MPa （ 表压 ）（三）原始数据记录

10、:1. 常数：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）运算结果序 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讲明:1. 气体流量计在0.02MPa下使用，与气体流量计标定时的状态不同，故需校正:GnPoTPTo2.吸取剂的进口温度由半导体温度计测得,需运算全塔平均温度，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 y1，y2 4比。igP A 4. 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 ym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 ym和传质系数Kya的变化规律。3. 从实验数据分析水吸取丙