浙江大学化工基础原理实验-填料塔吸收实验报告

实验报告

课程名称：过程工程原理实验（乙）指导老师：叶向群成绩：__________________ 实验名称：吸收实验实验类型：工程实验同组学生姓名：

一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

填料塔吸收操作及体积吸收系数测定

1 实验目的：

1.1 了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作；

1.2 观察填料塔的液泛现象，测定泛点空气塔气速；

1.3 测定填料层压降ΔP与空塔气速u的关系曲线；

1.4 测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K y a。

2 实验装置：

2.1 本实验的装置流程图如图1：

专业：

姓名：

学号：

日期：2015.12.26

地点：教十2109

2.2物系：水—空气—氨气。惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供，吸收剂水采用自来水，他们的流量分别通过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程，溶液由塔底经过液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经吸收后的尾气由塔顶排至室外，自塔顶引出适量尾气，用化学分析法对其进行组成分析。

3 基本原理：

实验中气体流量由转子流量计测量。但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同，故转子流量计的读数值必须进行校正。校正方法如下：

3.2 体积吸收系数的测定

3.2.1相平衡常数m

对相平衡关系遵循亨利定律的物系（一般指低浓度气体），气液平衡关系为：

相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系如下：

式中：E—亨利系数，Pa

P—系统总压（实验中取塔内平均压力），Pa

亨利系数E与温度T的关系为：

lg E= 11.468-1922 / T

式中：T—液相温度（实验中取塔底液相温度），K。

根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差△p，即可求得塔内平均压力P。根据实验中所测的塔底液相温度T，利用式（4）、（5）便可求得相平衡常数m。

3.2.2 体积吸收常数

体积吸收常数是反映填料塔性能的主要参数之一，其值也是设计填料塔的重要依据。本实验属于低浓气体吸收，近似取Y≈y、X≈x。

3.2.3被吸收的氨气量,可由物料衡算

(X1-X2)

式中：V—惰性气体空气的流量，kmol/h；

—进塔气相的组成，比摩尔分率，kmol（A）/ kmol（B）；

—出塔气相（尾气）的组成，比摩尔分率，kmol（A）/ kmol（B）；

X1—出塔液相组成，比摩尔分率，kmol（A）/ kmol（B）；

X2=0；

L—吸收剂水的流量，kmol/h。

3.2.3.1 进塔气相浓度的确定

式中：—氨气的流量，kmol/h。

根据转子流量计测取得空气和氨气的体积流量和实际测量状态（压力、温度）。应对其刻度流量进行校正而得到实际体积流量，再由气体状态方程得到空气和氨气的摩尔流量，并由式（8）即可求取进塔气相浓度。

3.2.3.2 出塔气相（尾气）的组成的确定

用移液管移取体积为Va ml、浓度为Ma mol/l的标准硫酸溶液置于吸收瓶中，加入适量的水及2-3滴百里酚兰（指示剂），将吸收瓶连接在抽样尾气管线上（如装置图）。当吸收塔操作稳定时，尾气通过吸收瓶后尾气中的氨气被硫酸吸收，其余空气通过湿式流量计计量。为使所取尾气能反映塔内实际情况，在取样分析前应使取样管尾气保持畅通，然后改变三通旋塞流动方向，使尾气通过吸收瓶。

式中：—氨气的摩尔数，mol；

—空气的摩尔数，mol。

尾气样品中氨的摩尔数可用下列方式之一测得：

(i)若尾气通入吸收瓶吸收至终点（瓶内溶液颜色由黄棕色变至黄绿色），则

10-3mol

(ii)若通入吸收瓶中的尾气已过量（瓶中溶液颜色呈蓝色），可用同样标准硫酸溶液滴定至终点（瓶中溶液呈黄绿色）。若耗去酸量为ml,则

10-3mol

尾气样品中空气摩尔数的求取

尾气样品中的空气量由湿式流量计读取，并测定温度

mol

式中：—尾气通过湿式流量计时的压力（由室内大气压代替），Pa；

—通过湿式流量计的空气量，l；

—通过湿式流量计的空气温度，K；

R—气体常数，R=8314N·m/(mol·K)。

由式（10）（11）可求得和，代人（9）即可得到，根据得到的和，由（7）即可得到。

3.2.4对数平均浓度差

4 实验步骤：

4.1先开启吸收剂（水）调节阀，当填料充分润湿后，调节阀门使水流量控制在适当的数值，维持恒定；

4.2启动风机，调节风量由小到大，观察填料塔内的流体力学状况，并测取数据，根据液泛时空气转子流

量计的读数，来选择合适的空气流量，本实验要求在两至三个不同气体流量下测定；

4.3为使进塔气相浓度约为5%，须根据空气的流量来估算氨气的流量，然后打开氨气钢瓶，调节阀门，使氨气流量满足要求；

4.4水吸收氨，在很短时间内操作过程便达到稳定，故应在通氨气之前将一切准备工作做好，在操作稳定之后，开启三通阀，使尾气通入吸收瓶进行尾气组成分析。在实验过程中，尤其是测量时，要确保空气、氨气和水流量的稳定；

4.5 改变气体流量或吸收剂（水）流量重复实验：本次实验，控制空气流量分别为8-8-9.6 m 3/h ，水流量则相对应为30-36-30 l/h ；

4.6 实验完毕，关闭氨气钢瓶阀门、水调节阀，切断风机电源，洗净分析仪器等。

5 实验数据处理：

5.1 大气压102400Pa 室温11.5 填料层高度40.5cm 塔径70mm 硫酸10ml 浓度0.03mol/l 液泛气速11-12m ³/h

5.3数据处理： 塔截面积Ω=2

D π=0.00385m 2 P=P 0+P 表