实验四、氨气-水吸收防真实验24233.pdf

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1、项目名称：实验四 氨气水吸收仿真实验 实验装置：吸收操作单元仿真系统 讲解及演示（约 45 分钟）板书一、实训目的 1、了解吸收塔的结构，学会正确操作吸收塔。2、观察填料塔内气液两相流动情况和液泛现象 3、测定在一定条件下，用水吸收空气氨混合气中氨的吸收系数.板书二、实验装置 1、化工单元实习仿真软件 CSTS 2、吸收操作单元仿真系统 三、实验原理 1、填料塔的流体力学特性 填料塔的流体力学特性包括压降规律和液泛规律两个方面，计算吸收塔动力时，需要知道压降的大小；而确定吸收塔的气液则需要了解液规律。因此测定填料塔的流体力学特性是吸收实验的一项重要内容。气体通过填料塔时，由于存在局部阻力及摩擦

2、阻力而产生压力降。无液体喷淋时，气体的压力降仅与气体的流速有关，在双对数坐标纸上压力降与空塔速度的关系为一直线，当塔内有液体喷淋时，气体通过填料塔的压力降不但与气体流速有关而且与液体的喷淋密度有关。在一定的喷淋密度下随气速增大，出现载点和泛点。载点、泛点之后，线斜率比干填料时大为增加。2、吸收系数的测定原理 反映吸收设备性能的主要参数是吸收系数，影响吸收系数的因素很多，如气体流速、液体喷淋密度、温度、填料的自由体积、比表面积以及气液两相的物化性质等。吸收实验是用水吸收空气氨气混合气体中的氨。氨气为易溶气体，所以此吸收操作属气膜控制。随着气速增大，吸收系数增大，但继续增大气速至某一数值，将出现液

3、泛现象，此时塔的正常操作被破坏。本实验所用的混合气中，氨气浓度很低，吸收所得的溶液浓度也不高。气液两相的平衡关系可认为符合亨利定律，故相应的吸收速率方程式为：（1）或（2）（3）式中：以气相浓度差（）为推动力的传质系数，kmol/m2 h；：单位时间在塔内吸收的组分 A 的量，kmol/h；A：气液两相的有效传质面积，m2；a：单位体积填料层所提供的有效传质面积，m2/m3；DT：塔内径，m；H：填料层高度，m；ym：塔顶、塔底气相浓度差的对数平均值，摩尔分率；T：体积传质系数，kmol/m3 h。可由吸收塔的物料衡算求得（4）式中：混合气体的摩尔流量，kmol/h；y1：塔底气相浓度，摩尔分

4、率；y2：塔顶气相浓度，摩尔分率。四、实验操作步骤（二）测定干、湿填料层压降 1、打开仪表开关，启动气泵；2、调节空气流量 8 次，读取干填料时的塔顶、塔底压力；3、开启进水阀，水由塔顶进入塔内，将填料润湿；4、当水流量为 80 l/h 时，由小到大改变空气流量 68 次，直至液泛现象发生，读取湿填料时的塔顶、塔底压力，记录下载点、液泛点时的空气流量。（二）吸收系数的测定 1、用移液管量取一定量的已知浓度的盐酸溶液，放入吸收盒，加入几滴甲基橙作指示剂，再加蒸馏水至一定位置，连接好管路；2、开启水流量调节阀，使填料充分润湿，将水流量调节至要求值；3、启动气泵，调节空气流量至规定值，调节氨气流量至

5、规定值，待系统稳定后，慢慢打开吸收盒阀门，注意通过吸收盒的气速不易过快；4、待甲基橙的颜色由橙色变为黄色时，实验结束，记录相关数据，洗净吸收盒；5、实验完毕，先关闭氨气系统，再关水、空气泵。五、实验组织及指导 1、每三人一组，操作一台电脑；2、每台电脑的仿真软件与教师站连接；3、利用智能测评系统对学生的操作进行监控和评价；4、要求学生熟悉工艺流程、熟练操作软件，能对操作中出现的故障或问题作出分析，并进行处理。5、实训结束后，提醒学生按要求退出系统，关闭电脑，保持桌面干净。六、思考题 1、从实验数据分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制。答：由于 NH3在 H2SO4中溶解度很大，可看作是气膜控制。2、填料吸收塔为什么必须有液封装置 答：为了防止 NH3逸出。3、要提高氨水浓度（不改变进气浓度）有什么方法又会带来什么问题 答：由 X1（Y1Y2）/(b/v)可知，可采用减少溶剂流量或加大惰性气体流量的方法来提高氨气的浓度。这样会使耗费惰性气体的量增加。