化工原理实验报告吸收实验要点

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,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。

吸收实验

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[kmolN Ｈ3／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

ＫY a ——气相体积吸收系数[k ｍolN Ｈ3／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[kmol Ｈ2０/h] Y １——塔底气相浓度[ｋｍｏｌNH 3/kmol 空气] Y ２——塔顶气相浓度[kmolNH 3/km ｏｌ空气］

X 1，X ２——分别为塔底、塔顶液相浓度［kmo ｌＮH 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ＫＹa 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[mm Ｈｇ］ T 1,P １——氨气流量计上标明的温度［K]和压强[mmH ｇ］ T 2，P ２——实验所用氨气的温度[K]和压强[ｍm Ｈg] 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

3002

02T T P P P T V V ⋅⋅=

（6)

式中：V 2——空气流量计读数[ｍ3/ｈ]

T 。，P 。——标准状态下空气的温度［Ｋ]和压强［mmHg] T 3，Ｐ3——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[m ｍHg] 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 4ＶS [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 ２S Ｏ4Vs 即被ＮH ３中和完毕,那么进入吸收瓶的ＮH 3体积V o ３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,Ｐ5——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 -=