填料吸收塔过程实验

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1、填料塔吸收过程实验一、实验目的：（1）了解填料吸收塔的基本结构，熟悉吸收实验装置的基本流程，搞清楚每一个附属设备的作用和设计意图。（2）掌握产生液泛现象的原因和过程。（3）明确吸收塔填料层压降Δp与空塔气速u在双对数坐标中的关系曲线及其意义，了解实际操作气速与泛点气速之间的关系。（4）掌握测定含氨空气-水系统的体积吸收系数KYa的方法。（5）熟悉分析尾气浓度的方法。（6）掌握气液体积转子流量计的使用方法和连接要求。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

2、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、实验装置:填料吸收塔实验装置流程示意图1-鼓风机2-空气流量调节阀3-空气转子流量计、4-空气温度、5-液封管、6-吸收液取样口、7-填料吸收塔、8-氨瓶阀门、9-氨转子流量计、10-氨流量调节阀、11-水转子流量计、12-水流量调节阀、13-U型管压差计、14-吸收瓶、15-量气管、16-水准瓶、17-氨气瓶、18-氨气温度、20-吸收液温度、21-空气进入流量计处压力实验流程示意图,空气由鼓

3、风机1送入空气转子流量计3计量,空气通过流量计处的温度由温度计4测量,空气流量由放空阀2调节,氨气由氨瓶送出,经过氨瓶总阀8进入氨气转子流量计9计量,氨气通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。其流量由阀10调节5,然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部,水由自来水管经水转子流量计11,水的流量由阀12调节,然后进入塔顶。分析塔顶尾气浓度时靠降低水准瓶16的位置,将塔顶尾气吸入吸收瓶14和量气管15。在吸入塔顶尾气之前,予先在吸收瓶14内放入5mL已知浓度的硫酸作为吸收尾气中氨之用。四、实验原理1.填料塔流体力学特性压

4、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（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

5、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

6、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’[

7、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、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

8、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