填料塔吸收实验.doc

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1、填料吸收塔实验讲义一、实验目的：⑴了解填料吸收塔的结构和流体力学性能；⑵学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法；二、实验内容：⑴测定填料层压降与操作气速的关系，确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速；⑵固定液相流量和入塔混合气氨的浓度，在液泛速度以下取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）；三、实验原理1.填料塔流体力学特性压强降决定了塔的动力消耗，是塔设计的重要参数。压强降与气液流量有关，不同喷淋量下填料层的压强降与气速的关系如下图所示：在双对数坐标系中，无液体喷淋即喷淋量时，干填料的是一条斜率为1.8~2的直线

2、（图中aa线）。当有一定的喷淋量时，的关系变成折线，并存在两个转折点，在低气速下（C点以前）压降正比于气速的1.8~2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大，向上弯曲，斜率变大，（图中cd段）。到液泛点（图中d点）后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。这两个转折点将分为三个区段：恒持液量区、载液区与泛液区。2.传质性能吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定是获取吸收系数的根本途径。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数将随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。本实验是用水吸收空气-氨混合气体中的氨，混

3、合气体中氨的浓度很低，吸收所得的溶液浓度也不高，可认为气-液平衡关系服从亨利定律，方程式，又因是常压操作，相平衡常数m值仅是温度的函数。故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为：所以其中式中GA—单位时间内氨的吸收量[kmol/h]；KYa—总体积传质系数[kmol/m3·h]；Vp—填料层体积[m3]；△Ym—气相对数平均浓度差；Y1—气体进塔时的摩尔比，；Ye1—与出塔液体相平衡的气相摩尔比；Y2—气体出塔时的摩尔比，；Ye2—与进塔液体相平衡的气相摩尔比。3.计算公式(1)亨利系数(2)总体积传质系数KYa、气相总传质单元高度HOGa、标准状态下的空

4、气流量V0：[m3/h]式中：V1——空气转子流量计示值[m3/h]T0、P0——标准状态下的空气的温度和压强T1、P1——标定状态下的空气的温度和压强T2、P2——使用状态下的空气的温度和压强b、标准状态下的氨气流量V0’[m3/h]式中：V1’——氨气转子流量计示值[m3/h]ρ01——标准状态下氨气的密度1.293[kg/m3]ρ02——标定状态下氨气的密度0.781[kg/m3]如果氨气中纯氨为98%，则纯氨在标准状态下的流量V0’’为：V0’’=0.98*V0’c、惰性气体的摩尔流量G：G=V0/22.4d、单位时间氨的吸收量GA：GA=G*(Y1-Y2)e、进气浓度Y1：f

5、、尾气浓度Y2：式中：Ns——加入分析盒中的硫酸当量浓度[N]Vs——加入分析盒中的硫酸溶液体积[ml]V——湿式气体流量计所测得的空气体积[ml]T0——标准状态下的空气温度[K]T——空气流经湿式气体流量计时的温度[K]g、对数平均浓度差：Ye2=0P=大气压+塔顶表压+（填料层压差）/2m=E/P式中：E——亨利常数Ls——单位时间喷淋水量[kmol/h]P——系统总压强h、气相总传质单元高度：式中：G’——混合体气通过塔截面的摩尔流速i、吸收率四、实验流程填料塔设备参数：基本数据：塔径Φ0.10m，填料层高0.49m填料参数：10×10×1.5[mm]瓷拉西环，a1—440[m

6、-1]，ε—0.7，a1/ε3—1280[m-1](干)，湿填料因子1500[m-1]尾气分析所用硫酸体积：10ml，浓度：0.00631N吸收实验设备流程图如图所示。空气由漩涡气泵供给，氨气由氨气瓶供给，通过风机旁路阀VA103调节空气流量，孔板压差计测量空气压差降，氨气和空气混合后一起进入填料塔。水经调节阀进入填料塔。经填料塔吸收，水吸收混合气中的大量氨气从塔底排出，空气和剩余少量氨气从塔顶作为尾气排出。为测量填料层压强降，装有表压计。利用酸碱中和分析尾气中氨的含量。在吸收瓶中装入10ml硫酸，当量浓度为0.00631mol/L，并滴入1~2滴甲基橙作为指示剂；当指示剂由红色变为黄

7、色时，记录湿式流量计的体积数。    五、实验步骤1)参数设置点击“参数设置”功能钮，进入参数设置页面；①点击“填料塔径”和“填料高度”中的绿色数字，既可以改变塔径和塔高设置；②点击“填料类型”，旁边图片会相应的显示填料类型；③点击“填料参数记录”按钮记录填料参数；④参数设置完成后即可进行实验操作，默认情况下，填料类型为：填料塔径0.10m填料高度0.49m填料类型10*10*1.5陶瓷拉西环实验物系为空气、氨和水，实验步骤如下：1)测量干塔压