化工原理氧解吸实验报告

化工原理氧解吸实验报告
（文章一）：氧解吸实验报告化工原理实验实验题目：——氧解吸实验姓名：沈延顺同组人：覃成鹏臧婉婷王俊烨实验时间：2xxx.10。

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（一）、实验名称：氧解吸实验
（二）、姓名：沈延顺2xxx62092
（三）、同组人：覃成鹏、藏婉婷、王俊烨
（四）、实验目的：
（1）、熟悉填料塔的构造与操作。

（2）、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。

（3）、掌握液相体积总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素。

（4）、学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。

（五）、实验原理：实验依次测量空塔，湿塔的流体力学性能，再使用本装臵，先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后，送入解吸塔顶再用空气进行解吸。

测定塔顶塔底的溶液溶氧度，温度，塔内压降，液气流速等物理性质，计算出传质系数并与其它实验小组不同填料进行比较。

（1）、填料塔流体力学特性气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。

填料层压降—空塔气速关系示意图如下，在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为
1.8~2的直线（图中aa’）。

当有喷淋量时，在低气速下（c点以前）压降正比于气速的
1.8~2次幂，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc段）。

随气速的增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大，压降—气速线向上弯，斜率变陡（图中cd段）。

到液泛点（图中d点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。

其中u=G/? G?G
（2）、传质实验在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。

本实验是对富氧水进行解吸，如图下所示。

由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，及平衡线位臵线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。

整理得到相应的传质速率方程为Vp△x m）GA=KxaVp△x m 即Kxa= GA / （其中??m?(x2-xe2)?(x1?xe1) (x2?xe2)ln[](x1?xe1) GA=L（x2-x1）Vp=Z? xe1=ye1/mxe2=ye2/m m=E/p p=Pa+0.5△p E=(-
8.5694×10-5t2+0.07714t+
2.56)×106 式中：GA——单位时间内氧的解吸量，kmol/(m2?h) Kxa——液相体积总传质系数，kmol/(m3?h) Vp——填料层体积，m3 △x m——液相对数平均浓度差x2——液相进塔时的摩尔分数（塔顶）xe2——与出塔气相y1平衡的摩尔分数（塔顶）x1——液相出塔的摩尔分数（塔底）xe1——与进塔气相y1平衡的摩尔分数（塔底）Z——填料层高度，m ?——塔截面积，m2 L——解吸液流量，
kmol/(m2?h) m——摩尔亨利系数，1 p——塔内平均压力，kpa E——每气体分压的亨利系数，kpa t——塔内平均温度，℃由于氧气为难容气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中在液膜中，即Kx=kx，由于属液膜控制过程，所以要提高液相体积总传质系数Kxa，应增大液相的湍动程度即增大喷淋量。

（六）、实验流程图：下图是氧气吸收解吸装臵流程图。

氧气由氧气钢瓶供给，经减压阀2进入氧气缓冲罐4，稳压在0.03～0.04[Mpa],为确保安全，缓冲罐上装有安全阀6，由阀7调节氧气流量，并经转子流量计8计量，进入吸收塔9中，与水并流吸收。

含富氧水经管道在解吸塔的顶部喷淋。

空气由风机13供给，经缓冲罐14，由阀16调节流量经转子流量计17计量，通入解吸塔底部解吸富氧水，解吸后的尾气从塔顶排出，贫氧水从塔底经平衡罐19排出。

自来水经调节阀10，由转子流量计17计量后进入吸收柱。

由于气体流量与气体状态有关，所以每个气体流量计前均有表压计和温度计。

空气流量计前装有计前表压计23。

为了测量填料层压降，解吸塔装有压差计22。

在解吸塔入口设有入口采出阀12，用于采集入口水样，出口水样在塔底排液平衡罐上采出阀20取样。

两水样液相氧浓度由测氧仪测得。

氧气吸收与解吸实验流程图
（1）、氧气钢瓶（9）、吸收塔 1
（7）、空气转子流量计
（2）、氧减压阀（10）、水流量调节阀1（8）、解吸塔
（3）、氧压力表1
（1）、水转子流量计1（9）、液位平衡罐
（文章二）：氧解吸_化工原理实验报告化工原理实验报告实验名称：氧解吸实验班级：生工xx 姓名：学号：同组人：xx 日期：xx 氧解吸实验
（一）、摘要及关键词摘要：本实验在常温、常压下通过测定干填料塔及湿填料塔中填料层压降随空气流量的变化来绘制压降-气速的曲线，观察填料塔流体力学特性，并熟悉填料塔的构造与操作，进而分析填料塔的处理能力及流体力学性能。

同时，通过对富氧水进行解吸，在气量一定时测定三种不同液量下塔顶与塔底中水的溶氧量，运用传质速率方程、填料层高度基本计算式等求出液相体积总传质系数Kxa，并求得液相总传质单元高度HOL和总传质单元数NOL，以此来分析传质系数的影响因素。

关键词：填料塔，压降，气速，氧解吸，传质性能，Kxa，HOL，NOL。

（二）、目的及任务
1.熟悉填料塔的构造与操作；
2.观察填料塔的流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线；
3.掌握液相体积总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素；
4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。

（三）、基本理论与原理本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解析塔顶再用空气进行解吸，实验需测定不同液量下解吸液相体积总传质系数Kxa，并进行关联，得到Kxa=ALaVb
的关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。

1.填料塔流体力学特性气体通过干燥的填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律一致。

填料层压降-空塔气速关系示意图如图1所示，在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一条斜率为
1.8-2的直线（图中aa’线）。

当有喷淋量时，在低气速下（c点以前）压降正比于气速的
1.8-2次幂，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc段）。

随着气速的增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大，压降-气速线向上弯，斜率变陡（图中cd段）。

到液泛点（图中d点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。

2.传质实验填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。

在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数法、传质单元法和等板高度法。

本实验是对富氧水进行解吸，如图2所示。

由于富氧水浓度很低，可认为气液两相的平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也为直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。

整理得到相应的传质速率方程为GA?KxaVp?xm 即式中，?xm?Kxa?GA/Vp?xm (x2?xe2)?(x1?xe1) 2e2lnx1?xe1 GA?L(x2?x1)Vp?Z? x2Ldx?HOLNOL 即HOL?Z/NOL ?xKxa?1xe?x x2相关填料层高度的基本计算式为Z?式中，NOL??x1x?xdx?21
xe?x?xm HOLL? Kxa? 2式中，GA------------单位时间内氧的解吸量，kmol/(m?h)；Kxa ------------液相体积总传质系数，kmol/(m?h??x)；Vp ------------填料层体积，m；?xm------------液相对数平均浓度差；x2------------液相进塔时的摩尔分数（塔顶）；xe2------------与出塔气相y1平衡的液相摩尔分数（塔顶）；x1------------液相出塔的摩尔分数（塔底）；xe1------------与进塔气相y2平衡的液相摩尔分数（塔底）；Z------------填料层高度，m；? ------------塔截面积，m；L------------解吸液流量，kmol/(m?h)；HOL-----------以液相为推动力的总传质单元高度，m；NOL------------以液相为推动力的总传质单元数。

2233 由于氧气为难溶气体，在水中的溶解度较小，因此传质阻力几乎全部集中在液膜中，即Kx=kx，由于属液膜控制过程，所以要提高液相体积总传质系数Kxa，应增大液相的湍动程度即增大喷淋量。

在y-x图中，解吸过程的操作线在平衡线的下方，本实验中是一条平衡与横坐标的水平线（因氧在水中浓度很小）。

本试验在计算时，气液相浓度的单位用摩尔分数而不用摩尔比，这是因为在y-x图中，平衡线为直线，操作线也为直线，计算比较简单。

（四）、实验流程及仪表
1.基本数据1) 吸收塔：塔径32mm，填料高0.5m，类型是Φ6不锈钢θ环；2) 解吸塔：塔径0.1m，填料高0.75m，类型是Φ10陶瓷拉西环、Φ10不锈钢θ环、Φ10 塑料星型环、Φ100不锈钢波纹丝网规整填料4种。

（实验中采用的是Φ10不锈钢θ环）。

填料参数如下：金属θ环ε=0.97 m3/m3。

3) 溶氧仪：0~50ppm氧浓度。

2.流程1—氧气钢瓶；2—氧减压阀；3—氧压力表；4—氧缓冲罐；5—氧压力表；6—安全阀；7—氧流量调节阀；8—氧转子流量计；9—吸收塔；10—水流量调节阀；11—水转子流量计；12—富氧水取样阀；
13 —风机；14—空气缓冲罐；15—温度计；16—空气流量调节阀；17—空气转子流量计；18—解吸塔；19—液位平衡罐；20—贫氧水取样阀；21—温度计；22—压差计；23—流量计前表压计；24—防水倒灌阀氧气吸收与解吸实验流程图如上所示。

氧气由氧气钢瓶供给，经氧减压阀进入氧气缓冲罐，稳压在0.04~0.05MPa，为确保安全，缓冲罐上装有安全阀，当缓冲罐内压力达到0.08MPa时，安全阀自动开启。

氧气流量调节阀调节氧气流量，并经转子流量计计量，进入吸收塔中。

自来水经过水转子流量计调节流量，由转子流量计计量后进入吸收塔。

在吸收塔内氧气与水并流接触，形成富氧水，富氧水经管道在解吸塔的顶部喷淋。

空气由风机供给，经缓冲罐，由空气流量调节阀调节流量经空气转子流量计计量，通入解吸塔底部，在塔内与塔顶喷淋的富氧水进行接触，解吸富氧水，解吸后的尾气由塔顶排出，贫氧水从塔底经平衡罐排出。

由于气体流量与气体状态有关，所以每个气体流量计前均装有压差计和温度计。

空气流量计前装有计前压差计。

为了测量填料层压降，解吸塔装有压差计。

在解吸塔入口设有入口富氧水取样阀，用于采集入口水样，出口水样在塔底排液平衡罐上贫氧水取样阀取样。

两水样液相氧浓度由9070型测氧仪测得。

（五）、操作要点
（1）、填料塔流体力学测定（1）测定干塔填料压降①打开风机，调至最大流量，务必先将塔内填料吹干。

②通过调节空气流量调节阀改变空气流量，测定填料塔压降，测取6~8组数据。

（2）测定湿塔填料压降①测定前先进行预液泛，使填料表面充分润湿。

②固定水流量100 L/h不变，改变空气流量，测定填料塔压降，测取10~12组数据。

③实验接近液泛时，进塔气体的增加量不要过大，否则泛点不容易找到。

密切观察填料表面气液接触状况，并注意填料层压降变化幅度，务必等各参数稳定后再读数据。

液泛后填料层压降在几乎不变的气速下明显上升，稍增加气量再取一两个点即可。

注意不要使气速过分超过泛点，避免冲破和冲跑填料。

（3）注意空气流量的调节阀要缓慢开启和关闭，以免撞破玻璃管。

（2）、传质实验①打开氧气阀门，氧气减压后进入缓冲罐，罐内压力保持在0.04~0.05MPa，为防止水倒灌进入氧气转子流量计中，开水前要关闭防倒灌阀，或先通入氧气后通水。

②将氧气流量调为0.5L/min，空气流量控制在20 m3/h，用溶氧仪测得水流量分别为70 L/h、100 L/h、130 L/h时解析塔的贫氧水和富氧水的溶氧量，并记下所对应的填料塔压降。

③实验完毕，关闭氧气，务必先关氧气钢瓶总阀，然后才能关闭氧减压阀及氧气流量调节阀。

检查总电源、总水阀及各管路阀门，确实安全后方可离开。

（六）、数据整理与计算示例
（1）、流体力学性能测定（1）测定干填料塔压降：填料层高度Z=0.75mp1=
1.013×105PaT1=20℃塔径Φ=0.1m
（文章三）：化工原理氧解吸实验报告课程名称：化工原理实验实验日期：2xxx年5月5日班级：环工1103姓名：刘超2xxx011396同组人：马一方尤欣然于赵弟一．实验名称：氧解析实验二．报告摘要：本实验首先利用气体分别通过干填料层、湿填料层，测流体流动引起的填料层压降与空塔气速的关系，利用双对数坐标画出关系。

其次做传质实验求取传质系数和传质单元高度。

（三）、实验目的及任务：
1.熟悉填料塔的构造与操作。

2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。

3.掌握液相体积总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素。

（四）、基本原理：本装置先用吸收柱使水吸收纯氧形成富氧水后，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需要测定不同液量和气量下的解吸液相体积总传质系数Kxa，并进行关联，得到Kxa=ALaVb关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。

本组实验使用的填料是星型填料。

（1）、填料塔流体力学特性气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。

填料层压降—空塔气速关系示意图如下，在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8~2的直线（图中aa’）。

当有喷淋量时，在低气速下（c点以前）压降正比于气速的
1.8~2次幂，但大于相同气速下干填料的压降（图中bc段）。

随气速
的增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大，压降—气速线向上弯，斜率变陡（图中cd段）。

到液泛点（图中d点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。

lg△p lg u
（2）、传质实验在填料塔中，两相传质主要在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需的填料高度，其计算方法有传质系数、传质单元法和等板高度法。

本实验是对富氧水进行解吸，如图下所示。

由于富氧水浓度很低，可以认为气液两相平衡关系服从亨利定律，及平衡线位置线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。

整理得到相应的传质速率方程为Vp△x m）GA=KxaVp△x m 即Kxa= GA / （y1 其中???(x2-xe2)?(x1?xe2) m 2e2] (x1?xe1) GA=L（x2-x1）Vp=Z? 相关填料层高度的基本计算式为Z? x1Ldx ?HOL?NOL ?x2Kxa??xe?x 即HOL?Z/NOL 其中NOL? ? x1 x2 x?x2Ldx ，HOL= ?1 KXa?xe?x?xm 式中GA——单位时间内氧的解吸量，kmol/(m2?h) Kxa——液相体积总传质系数，kmol/(m3?h) Vp——填料层体积，m3 △x m——液相对数平均浓度差x2——液相进塔时的摩尔分数（塔顶）xe2——与出塔气相y1平衡的摩尔分数（塔顶）x1——液相出塔的摩尔分数（塔底）xe1——与进塔气相y1平衡的摩尔分数（塔底）Z——填料层高度，m ?——塔截面积，m2 L——解吸液流量，kmol/h HOL——以液相为推动力的总传质单元高度，m NOL——以液相为推动力的总传质单元数由于氧气为难容气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中在液膜中，即Kx=kx，由于属
液膜控制过程，所以要提高液相体积总传质系数Kxa，应增大液相的湍动程度即增大喷淋量。

（五）、装置和流程图：实验仪器：吸收塔及解吸塔设备、9070型测氧仪基本数据本实验使用的是星形填料(塑料)，解析塔径Φ=0.1m，填料高度0.8m，水量150L/h，气量20m3/h 实验流程图：氧气吸收与解吸实验流程图
（1）、氧气钢瓶
（2）、氧减压阀
（3）、氧压力表
（4）、氧缓冲罐
（5）、氧压力表
（6）、安全阀
（7）、氧气流量调节阀（8）、氧转子流量计（9）、吸收塔（10）、水流量调节阀 1
（1）、水转子流量计 1
（2）、富氧水取样阀 1
（3）、风机1
（4）、空气缓冲罐1
（5）、温度计1
（6）、空气流量调节阀 1
（7）、空气转子流量计1（8）、解吸塔1（9）、液位平衡罐20、贫氧水取样阀2
（1）、温度计2
（2）、压差计 2
（3）、流量计前表压计 2
（4）、防水倒灌阀六．实验步骤：1流体力学性能测定（1）测定干填料压降1打开风机将填料塔内的填料吹干2待填料塔内填料吹干以后，改变空气流量（从最大流量开始测起），测定填料塔压降，空气温度，空气压力，记录10组数据。

（2）测定湿填料压降1测定前进行预液泛，使填料表面充分润湿。

2固定水在某一固定喷淋量下，改变空气流量，测定填料塔压降，测取10组以上数据，保证在湿填料曲线的三段中均有点存在。

3实验接近液泛时，进塔气体的增加量不要过大。

小心增加气体流量，使液泛现象平稳变化。

调好流量后，等各参数稳定后再取数据。

着重注意液泛后填料层压降在几乎不变的气速下明显上升的这一特点。

注意气量不要过大，以免冲破和冲泡填料。

（3）注意空气流量的调节阀要缓慢开启和关闭，以免撞破玻璃管。

（2）、传质实验a、将氧气阀打开，氧气减压后进入缓冲罐，罐内压力保持0.04~0.05MPa，不要过高，并注意减压阀使用方法。

为防止水倒灌进入氧气转子流量计中，开水前要关闭防倒灌，或先通入氧气后通水。

b、传质实验操作条件选取：水喷淋量取150L/h，空塔气量20m3/h,氧气入塔流量为0.40-0.50`m3/h，适当调节氧气流量，使吸收后的富氧水浓度控制在18mg/以上。

c、塔顶和塔底液相氧浓度测定：分别从塔顶与塔底取出富氧水和贫氧水，注意在每次更换流量的第一
次所取样品要倒掉，第二次以后所取的样品方能进行氧含量的测定，并且富氧水与贫氧水同时进行取样。

d、用测氧仪分析其氧的含量。

测量时，对于富氧水，取分析仪数据由增大到减小时的转折点为数据值；对于贫氧水，取分析仪数据由变小到增大时的转折点为数据值。

同时记录对应的水温。

e、实验完毕，关闭氧气减压阀，再关闭氧气流量调节阀，关闭其他阀门。

检查无误以后离开。

（七）、实验数据及处理：P1=10
1.3Kpa T1=20℃填料层高度Z=0.8m解析塔径d=0.1m
（1）、测定干填料压降测量空气流实际空气流温度空气表压全塔压降单位高度压降序量量号V1(m3/h）T2/℃ P/Kpa ΔP/Kpa V2(m3/h) ΔP/Z(Kpa/m) 1 40 2
8.0
7.44
1.30 39.13 1625 2 37 2
8.4
6.84
1.05 3
6.32 1313 3 34 2
8.9
5.30 0.85 3
3. 1063 4 31 29.0
4.53 0.73 30.79 913 5 28 29.1
3.75 0.63 2
7.92 788 6 25 30.9
3.13 0.47 2
5.08 588 7 22 30.9
2.67 0.35 2
2.12 438 8 19 30.9
2.23 0.26 19.14 325 9 16 30.9
1.96 0.20 1
6.14 250 10 13 30.8
1.70 0.14 1
3.12 175 以干塔数据中第一组为例，计算过程如下：实际空气流量V2?V1 空气流速（m/s）
1.38
1.29
1.19
1.09 0.99 0.89 0.78 0.68 0.570.46 p1T210
1.3?(28?27
3.15) ?40??39.13m3/h p2T1(
7.44?10
1.3)?(27
3.15?20) 空气流速u? V239.13/3600??
1.38m/s ?0.785?0.12 ?p
1.30?103 ??1625kPa/m 单位高度压降z0.8
（2）、测定湿填料压降水流量L=150L/h 测量空气空气表实际空气单位高度压空气流温度温度全塔压降流量压流量降速V1(m3/h）T2/℃ T水/℃ P/Kpa ΔP/Kpa V2(m3/h) ΔP/Z(Kpa/m) u（m/s）1 4 3
6.8 2
4.4
1.28 0.05
4.09 630 0.14 2 6 3
5.6 2
4.5
1.31 0.10
6.12 125 0.22 3 8 3
5.5 2
4.7
1.38 0.12
8.15 150 0.29 4 10 3
5.5 2
4.6
1.55 0.17 10.18 213 0.36 5 14 3
5.7 2
5.0
1.91 0.33 1
4.24 413 0.50 6 16 3
6.0 2
5.3
2.14 0.42 1
6.26 525 0.58 7 18 3
6.3 2
5.4
2.50 0.50 1
8.27 625 0.65 8 20 3
6.6 2
5.4
2.78 0.69 20.28 863 0.72 9 22 3 6.9 2
5.4
3.19 0.88 2
2.28 1100 0.79 10 24 3
7.3 2
5.4
3.88
1.49 2
4.24 1863 0.86 11 25 3
7.8 2
5.5
5.05
2.43 2
5.13 3038 0.89 12 26 3
8.4 2
5.5
5.78
2.73 2
6.07 3413 0.92 以第一组为例：序号实际空气流量V2?V1 p1T210
1.3?(3
6.8?27
3.15) ?4??
4.09m3/hp2T1(
1.28?10
1.3)?(27
3.15?20) 空气流速u? V2
4.09/3600??0.14m/s ?0.785?0.12 ?p0.05?103 ??630kPa/m 单位高度压降z0.8。