实验四 氨气的吸收与解吸实验

1、实验四氨气的吸收与解吸实验7d97e6e4-715c-11ec-8b34-7cb59b590d7d实验四氨的吸收和解吸实验 1.了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；2.了解气体流速与压强降的关系；3.了解气流速度和喷雾密度对总吸收系数的影响；4.掌握总吸收系数 K 的测量方法；2测量流体力学性能是吸收实验的一项重要内容，填料塔流体力学特性包括压强降和液泛规律。计算填料塔需用动力时，必须知道压强降的大小。而确定吸收塔的气、液负载量时，则必须了解液泛的规律。实验用空气与水进行，在各种喷淋量下，逐步增大气速，记录必要的数据直至刚出现液泛时止。必须注意，不要使气速过分超过泛点，避免冲跑和冲破填料。三

2、、实验装置流程如图1xsgx-1四、实验内容与步骤（一） 填料塔流体力学特性的测定本项实验操作不要开动氨气系统，仅用水对空气进行操作。水器。注意：如果入口阀在出口阀关闭时打开，则水过滤器可能超压。能碰坏空气转子流量计。缓慢增加气体速度，使其接近溢流，充分湿润填料一次，然后返回预定气体速度进 4.正式测量时，固定一定的喷淋量，测量填料在一定气速下的压降，并根据 传质系数的测定1.确定好操作条件(氨气流量、空气流量、喷淋量)，准备好尾气分析器。2.开动水系统和空气系统，一切准备就绪后开动氨气系统。510Pa810Pa5.动步骤相反。关闭空气系统，先全开旁通阀，待转子转速降下来以后再停机。（三）浓度

3、的测定尾气分析法在这里很难应用它。因此，我们仍然使用高灵敏度和准确度的化学方法。我们还进行了改革，以避免滴定操作的麻烦。该仪器可直接读取结果，简单可行。我们已经检查了样品气体的已知成分，以确认仪器是准确的。（2） 仪器的工作原理10，预先往吸收管装入稀硫酸作为吸收液，加入指示剂，（红）分析开始，打开考克被测气体通过吸收管后其中的氨被吸收而空气则由湿式气体流量计计量所流过的总体积，当吸收液到达终点时123-取样管（喷嘴与气流方向对齐5-6-789-湿气流量计（由红变黄）立即关闭考克 5，因为吸收液是已知量，被吸收的氨量也就固定，所以湿式气体流量计所计量的空气总体积就直接反映出被测气的浓度（见例题

4、2）吸收管安装在透明吸收箱内。为分析的每个气体样品更换一个盒子。如果添加吸收液 后液位未达到划线，应补充蒸馏水，使吸收液正常循环。在测量过程中，注意控制软木塞 5（1） 分析方法的选择：成份分析现时最流行是色谱，但在本实验中，被分析的是氨和空气混合气，这两种气体导热系数很接近，而尾气中氨的浓度本来就很低，更加和空气没有什么区别，因此，基于导热系数差异而进行分析的色谱法（3）、仪器刻度的制作尾气通过吸收塔。当其中的硫酸刚刚被尾气中的氨完全中和时，如果可通过的空气体V0ml（标准状态），且吸收的氨体积为V0ml（标准状态），则尾气浓度为：比分子分数（6-1）VO 空-由湿气流量计测量并转换为标准状

5、态。换算公式：VO 空=vpot1式中：V-通过湿气流量计测量的体积mlP1，T1，流经湿气流量计的空气的压力和温度mmHg，kPo，至760mm Hg，273k在我们的具体装置中p1 实际上等于大气压强，因此可取本地区平均大气压pm，令cp=VO=22.1vsns vo=ovcppot1式中：vs加入吸收管的硫酸溶液体积mlns硫酸溶液的当量浓度注：n是当量浓度的单位 1n=1（克当量/升）=1毫克当量/毫升方程式（6-4）的推导见附录。组合式（6-4）、（6-3）、（6-1）：y2=22.1( c=22.1vsnsCP、vstoT1Y2=const.示例 1：特定尾气的分析：添加到吸收管的

6、硫酸溶液vs=1ml ns=0.04637n到吸收液刚中和时湿式气体流量计示值：v=1.5升 尾气的浓度是多少？解：广州地区平均大气压 760.4mmhg,cp 1y2=22.1 0.04637 1(303)=0.000758比分子分数 1.5 1000 2732：10c30c吸1122ml10时：Y2（10）=22.1 倍0.04637 22831o = 0.21210-230c:Y2（30）=0.22710v图 11V-湿气流量计显示的空气体积l（4）附录：式（6-4）的推导过程：式（6-4）：vo 氨=22.1vsns22.11 mgml/Mg=0.7708/另外：1 mg17.03 1

7、硫酸吸收氨时反应方程如下： 2nh3+h2so4=（nh4）2so4nh3 的分子量=17 H2SO4 分子量=98h2so4 的当量=98/2=492（6-7）可知17981749为117，14911在数值上与所加入的硫酸的毫克当量数相等。加入吸收管中的硫酸的毫克当量数为：Vsnsvs-mlns-Mg/ml因此，VO=22.1vsnsmlVII填料塔流体阻力实验记录表实验设备编号：；实验日期：年月日。基础数据实验介质：空气、水；填料种类：拉西坏；填料层高度：m；塔内径：m 填料规格： 12mm12mm1.3mm.2操作记录大气压强传质系数测量记录实验设备编号：xs 型填料吸收塔；实验日期：年

8、月日 1.基本数据气体类型：氨和空气混合物；吸收剂：水；填料类型：瓷环（拉希格环）；填充高度m；自由体积：；填料规格（外径高壁厚）；比表面积m/m;塔内径m。2操作记录大气压八、思考题预习思考题1.简要描述本实验中空气系统的启动过程和实验结束时空气系统的关闭过程。2.本实验中空气系统、水系统、氨系统的开启顺序是什么？最小液汽比它是如何变化的？作业线的坡度是如何变化的？度如何变化？最小液汽比是如何变化的？作业线的坡度是如何变化的？ 实验报告思考题附录：吸收和解吸计算I.吸收系数的测定 1。道德原则吸收过程可用下列方程表示：g=kyvpym式中，KY气相驱动的体积吸收系数。kmol/hm显然，要知

9、道具体某个吸收过程的吸收系数，只需设法测量出上式中其他各项即可求出吸收系数。上式其他各项的意义如下：G单位时间内吸收的成分KMOL/hv3 p填料体积mym平均传质推动力（1） G，可通过测量气相进出口浓度和惰性气体流量计得到： g=v(y1y2)（3-2）V-惰性气体流量，KMOL/SY1，Y2-入口和出口塔的气相组成。(2) YM 计算y(y-y*)(y-y*)m=-y*）1（y-y*）2式中y*表示平衡时的气相浓度1232、数据整理过程示例11转子流量计指示值：15.5（M3）/时）转子流量计标定压强 760mmhg 转子流量计标定温度：20oc使用状态：流量计前表压：26.4mmhg7

10、60mmhg标准状态下空气流量1（5-6）计算：采购订单=760p1=760 q1=15.5to=273P2=760+26.4=786.4t1=273+20=293t2=273+32=305qo=14.4（M/h）（2）计算氨流量转子流量计示值：1.18（米/时）转子流量计标定介质：空气校准压力：760mmhg 校准温度：20c（293k）使用状态：计前表压：18.5mmhg778.5mmhg标准状态下的氨流量按附录公式计算，Q20=Q1r10p2p1 r20t2t1 to=273t1=293q1=1.18p2=778.5标定介质在标准状态下重度r10=1.2928被测介质为含 98%氨的气体

11、，标准状态下的重力20=0.7810（详见附录示例），因此 Q20=1.45【标准米/小时】981.450.98=1.421（3）计算y1、y2Y1=Q20/Qo=1.42/14.4=0.099 根据附录中的公式 6-5 计算V:y2=0.00004（4）v=v1.293/28.96=14.41.293/28.96=0.65(kmol/h)1.293（5）计算gg=v（y1-y2）=0.65（0.099-0.00004）=0.0640KMOL/h（7）亨利系数当溶液浓度不大于 10%时，平衡关系服从亨利定律：以摩尔比表示： 当浓度很低时： y*=mx（3-4）式中相平衡常数1+（1-m）x（

12、绝 对 ）（ 见 图 2） Pem=e/p=1.23（8）Lx1lq=115/=999 kg/M 3M2nh3塔的液相浓度X1 可通过物料平衡公式计算：l（X1-x2）=V（y1-y2） 因进塔为清水，x2=0，代入前面已计出的其他各项数值：x1=vg（y1-y2）=ll=0.064/6.4=0.01（9）计算ymx1（3-10）得y1*=mx1=1.230.01=0.0123（33）ym=0.01vp=0.8零点一零点一3.14/4=0.00774 立方米体积吸收系数ky=g/vp/ym=813（kmol/h/m）二、 解吸系数 1 的测定。道德原则解收过程可用下列方程表示：g=kyvpym

13、式中，KY气相驱动的体积脱附系数。kmol/hm显然，要知道具体某个解吸过程的解吸系数，只需设法测量出上式中其他各项即可求出解吸系数。上式其他各项的意义如下：G单位时间脱附成分KMOL/hVP填料体积M YM平均传质驱动力（1）g，可以通过测量气相进、出口浓度和隋性气体流量计得：g=v(y1y2)（3-5）V-通过本装置中的空气转子流量计测量的惰性气体流量KMOL/S。Y1，Y2进、出口塔气相组成（3）。(2) YM(y*-y)1-(y*-y)2ym=*（y-y）1ln*式中y*表示平衡时的气相浓度12（3）。22.数据整理示例21Qo=14.9m/h（计算过程与吸收相同6-5:y2=0.00

14、0365（3）计算空气流量vv=14.91.293/28.96=0.67（KMOL/h）空气分子量：28.96 空气密度：1.293计算解吸量gg=v（y2-y1）=0.67（0.000365-0）=0.000244kmol/h亨利系数当溶液浓度不超过 10%时，平衡关系符合亨利定律： 用摩尔比表示：1+（1-m）x当浓度很低时： 其中相平衡常数p混合气体总压大气压（绝对）E（绝对）（2）ce=1.23m=e/p=1.23求lx1l=QMQ=150 =999/3m出塔液相浓度x1，可由物料衡算式计算：l（x2x1）=v（y2y1）=g 代入前面已计出的其他各项数值：x1=0.00997（7）计算ym 以x1 代入式（3-10）得y1*=mx1=1.230.00997=0.01226y2*=mx2=1.230.01=0.0123 代入式（36）ym=0