化工原理实验报告吸收实验要点

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一、 实验名称：

吸收实验

二、实验目的：

1.学习填料塔的操作；

2. 测定填料塔体积吸收系数K Y a .

三、实验原理：

对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。

（一）、空塔气速与填料层压降关系

气体通过填料层压降△P 与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。

若以空塔气速o u [m/s]为横坐标，单位填料层压降Z

P ∆[mmH 20/m]为纵坐标，在双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量L 0=0时，可知

Z P ∆~o u 关系为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为L 1时，Z

P ∆~o u 为一折线，若喷淋量越大，折线位置越向左移动，图中L 2＞L 1。每条折线分为三个区段，

Z P ∆值较小时为恒持液区，Z P ∆~o u 关系曲线斜率与干塔的相同。Z P ∆值为中间时叫截液区，Z

P ∆~o u 曲线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点A 。

Z P ∆值较大时叫液泛区，吸收实验

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院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 Z

P ∆~o u 曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B 。在液泛区塔已无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。

图2-2-7-1 填料塔层的Z

P ∆~o u 关系图

图2-2-7-2 吸收塔物料衡算

（二）、吸收系数与吸收效率

本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收

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院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示： m Ya A Y H K N ∆⋅⋅Ω⋅= （1） 式中：N A ——被吸收的氨量[kmolNH 3/h]；

Ω——塔的截面积[m 2]

H ——填料层高度[m]

∆Y m ——气相对数平均推动力

K Y a ——气相体积吸收系数[kmolNH 3/m 3·h]

被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）：

)()(2121X X L Y Y V N A -=-= （2） 式中：V ——空气的流量[kmol 空气/h]

L ——吸收剂（水）的流量[kmolH 20/h]

Y 1——塔底气相浓度[kmolNH 3/kmol 空气]

Y 2——塔顶气相浓度[kmolNH 3/kmol 空气]

X 1，X 2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolNH 3/kmolH 20]

由式（1）和式（2）联解得：

m

Ya Y H Y Y V K ∆⋅⋅Ω-=)(21 （3） 为求得K Y a 必须先求出Y 1、Y 2和∆Y m 之值。

1、Y 1值的计算：

02

01198.0V V Y = （4） 式中：V 01——氨气换算为标态下的流量[m 3/h]

V 02——空气换算为标态下的流量[m 3/h]

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0.98——氨气中含纯NH 3分数

对氨气：

2

121010200101T T P P P T V V ⋅⋅⋅=ρρ （5） 式中：V 1——氯气流量计上的读数[m 3/h]

T 。，P 。——标准状态下氨气的温度[K]和压强[mmHg]

T 1，P 1——氨气流量计上标明的温度[K]和压强[mmHg]

T 2，P 2——实验所用氨气的温度[K]和压强[mmHg]

0ρ——标准状态下氨气的密度（=0.769kg/m 3）

02ρ——标准状态下空气的密度（=1.293kg/m 3）

对空气：

4

34300202T T P P P T V V ⋅⋅= （6） 式中：V 2——空气流量计读数[m 3/h]

T 。，P 。——标准状态下空气的温度[K]和压强[mmHg]

T 3，P 3——空气流量计上标明的温度[K]和压强[mmHg]

T 4，P 4——实验所用空气的温度[K]和压强[mmHg]

Y 1也可用取样分析法确定（略）。

2、Y 2值分析计算

在吸收瓶内注入浓度为N S 的H 2SO 4V S [ml]，把塔顶尾气通入吸收瓶中。设从吸收瓶出口的空气体积为V 4[ml]时瓶内H 2SO 4Vs 即被NH 3中和完毕，那么进入吸收瓶的NH 3体积V o3可用下式计算：

][1.2203ml V N V S S = （7）

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院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 通过吸收瓶空气化为标准状态体积为：

][5

500404ml T P P T V V ⋅= （8） 式中：V 4——通过吸收瓶空气体积[ml]，由湿式气量计读取

T 。，P 。——标准状态下空气的温度[K]和压强[mmHg]

T 5，P 5——通过吸收瓶后空气的温度[K]和压强[mmHg]

故塔顶气相浓度为：

04

032V V Y = （9） 3、塔底X 1~Y*1的确定 由式（2）知：2211)(X Y Y L

V X +-=，若X 2=0，则得： )(211Y Y L V X -=

（10） X 1值亦可从塔底取氨水分析而得。设取氨水V N `[ml]，用浓度为N S `的H 2SO 4来滴定，中和后用量为V S `[ml]，则：

`

``018.01N S S V V N X = （11） 又根据亨利定律知，与塔底X 1成平衡的气相浓度Y 1*为：

11X P

E Y =* （12） 式中：P ——塔底操作压强绝对大气压（atm ）

E ——亨利系数大气压，可查下表取得：