吸收实验报告

吸 收 实 验

一、实验目的

1、了解填料塔的构造并学习操作方法；

2、测定空塔气速与填料层压降关系；

3、测定填料塔体积吸收系数K Y a 。 二、 实验原理 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

01

198.0V 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] 0.98——氨气中含纯NH 3分数

对氨气：

2

12

10102001

01T 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

34

300

2

02T 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） 通过吸收瓶空气化为标准状态体积为： ][5

5

004

04ml 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

03

2V 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：

液相浓度5%以下的E 值

表2-2-7-1 t （℃） 0 10 20 25 30 40 E （大气压）

0.293

0.502

0.778

0.947

1.25

1.94

或用下式计算：

t

E 047.131143

.0⨯= （13） 4、塔顶的X 2~Y 2*的确定

因用水为吸收剂，故X 2=0 ，所以Y 2*=0 5、 吸收平均推动力ΔY m

2

112

11ln

)(Y Y Y Y Y Y Y m **---=

∆ （14） 6、 吸收效率η

%1001

2

1⨯-=

Y Y Y η （15） 三、 设备流程简介

吸收装置如图2-2-7-3所示，塔径为110（mm ），塔内填料有一套为塑料阶梯环，其它为瓷拉西环，均为乱堆。填料层高为600—700（mm ）（请自量准确）。氨气由氨瓶1顶部针形阀放出，经减压阀2到达缓冲缺罐3，用阀4调节流量，经温度计23，表压计5和流量计