浙江大学化工原理实验填料塔吸收实验报告.pdf

《浙江大学化工原理实验填料塔吸收实验报告.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江大学化工原理实验填料塔吸收实验报告.pdf（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 浙江大学化工原理实验填料塔吸收实验报告 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】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：了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作；观察填料塔的液泛现象，测定泛点空气塔气速；测定填料层压降P 与空塔气

2、速 u 的关系曲线；测定含氨空气水系统的体积吸收系数Kya。2 实验装置：本实验的装置流程图如图1：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专业：姓名：学号：日期：20 地点：教十 2109 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：体积吸收系

3、数的测定 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=/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。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 Yy、Xx。(X1-X2)式中：V惰性

4、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。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。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

5、（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 10-3 mol (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 10-3 mol 尾气样品中空

6、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=8314Nm/(molK)。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。4 实验步骤：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；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；为使进塔气相浓度约为

7、 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；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；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 m3/h，水流量则相对应为 30-36-30 l/h；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：大气压 102400Pa 室温 填料层高度 塔径 70mm 硫酸 10ml 浓度 l 液泛气速 11

8、-12m3/h 原始数据记录：体积吸收系数实验 单位 组 1-1 组 1-2 组 2-1 组 2-2 组 3-1 组 3-2 空气 流量计读数 m3/h 8 8 8 8 空气温度 空气表压 kPa 氨气 流量计读数 m3/h 氨气温度 12 12 12 氨气表压 kPa 水流量计读数 L/h 30 30 36 36 30 30 塔顶底压差 kPa 塔顶表压 kPa 塔底液温 塔顶气相浓度分析 吸收瓶加酸量 mL 10 10 10 10 10 10 脱氨后空气量 L 脱氨后空气温度 12 12 12 12 12 12 数据处理：塔截面积=24D=P=P0+P表 1-1 1-2 2-1 2-2 3

9、-1 3-2 V体 G L V体氨气 nair Y1 Y2 X1 X2 0 0 0 0 0 0 E 29341 29507 29341 29507 29591 P m Ym KYa KYa平均 P-u 数据表格以及关系曲线图 P kpa u m/s 由图表可知，大概的液泛点气速为 s.计算示例（以组 1-1为例）：V体=00PTTPVN=8*)22.14.102(*15.273)1.1215.273(*4.102=m3/h；G=RTPV体=314.8*1.1215.2731272.8*22.14.102）（）（=kmol/h；L=L0/M=*30/18/1000=kmol/h；V体氨气=00P

10、TTPVN=*）（）（25.14.102*15.2734.1215.273*4.102=m3/h；V氨气=RTPV体=314.8*4.1215.2733049.0*25.14.102）（）（=kmol/h；nair=RTPV=*+12)=；Y1=G氨气V=；Y2=nn氨气=*2/=；X1=Y2)-(Y1LG=*；E=T/1992468.1110=)4.1115.273/(1992468.1110=29341；P=（2*+）/2+=，P 为塔内平均压力；m=E/P=29341/1000=；mY=2121lnYYYY=2121lnYYYmXY=0029.02838.0*00737.003748.0

11、l0029.02838.0*00737.003748.0n=；=1-Y2/Y1=；mAYYhGaK*=01229.0*405.0*0385.00029.003748.0*3551.0）（=6 结果分析、讨论：1 本次实验分别通过改变吸收剂流量或者空气流量+氨气流量来讨论对吸收的影响。从实验数据处理的结果可以看出，第 1 组和第 2 组之间，空气氨气流量不变，增大水的流量 20%，出口气体浓度变小，体积吸收系数变大；而第 1组和第 3组之间，水流量保持不变，增大空气和氨气流量 20%，出口气体浓度变大，体积吸收系数也跟着变大，且大得多。根据氨气易容于水的性质，理论上氨气应该属于气模控制，而根据化

12、工原理理论知识，气模控制的时候，增大吸收剂流量时，出口气体浓度减小，吸收率增大，Kya 增 大；当增大气体流速时，出口气体浓度增大，吸收率减小，Kya 也增大，且比前者要大得多。结论：根据实验数据可以看出，本次实验得到的结果相对来说是比较准确的。实验比较理想。2 从实验基本数据可以看出，不论是改变吸收剂流量或是空气流量，实验中测得的塔底液体温度和脱氨后空气温度发生变化，且者波动很小，随着气体或者吸收剂流量的改变，脱氨后空气温度也会发生变。3 从实验数据处理结果可以看出，当保持空气流量不变而增大水流量时，吸收效率提升，不是很大；而相反地，保持水流量不变，增大空气流量时，吸收效率大幅度下降。7 思

13、考题：1 测定体积吸收系数 kya 和p-u有什么实际意义 曲线是描述流体力学的特性也是吸收设备主要参数，为了计算填料塔的动力消耗也需流体力学特性，确定填料塔适宜操作范围及选择适宜的气液负荷。2 实验时，如何确定水、空气和氨气的流量 水的体积流量可直接从转子流量计上读取，再转化为摩尔流量；空气和氨气的体积流量则先从转子流量计上读取，利用校正公式进行校正，然后再转化为摩尔流量。3 为什么吸收时氨气从气相转移到液相 吸收的基本原理就是利用气体在吸收剂中溶解度不同来分离气体，在本实验中，氨气易溶于水，在气相和液相之间存在浓度差，这是发生传质过程的根本动力和原因。4理论上气体流量改变和液体流量改变改变对 KYa有何影响 增大吸收剂流量时，出口气体浓度减小，吸收率增大，Kya 增大；当增大气体流量时，出口气体浓度增大，吸收率减小，Kya 也增大，且比前者要大得多。