试验六丙酮蒸汽吸收.doc

《试验六丙酮蒸汽吸收.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、实验六丙酮蒸汽吸收一、实验目的(1)了解填料吸收塔的一般结构和工业吸收过程流程。(2)掌握吸收总传质系数Kya的测定方法。(3)考察吸收剂进口条件的变化对吸收效果的影响。(4)了解处理量变化对吸收效果的影响。二、实验原理1．概述吸收过程是依据气相中各溶质组分在液相中的溶解度不同而分离气体混合物的单元操作。在化学工业中洗手操作广泛应用于气体原料净化、有用组分的回收、产品制取和废气治理等方面。在吸收研究过程中，一般可分为对吸收过程本身的特点或规律进行研究和对吸收设备进行开发研究两个方向。前者的研究内容包括吸收剂的选择、确定因影响吸收过程

2、的因素、测定吸收速率等，研究的结果可为吸收工艺设计提供依据，或为过程的改进及强化指出方向；后者研究的重点为开发新型高效的吸收设备，如新型高效填料、新型塔板结构等。吸收通常在塔设备内进行，工业上尤其以填料塔用的普遍。填料塔一般由以下几部分构成：(1)圆筒壳体；(2)填料；(3)支撑板；(4)液体预分布装置；(5)液体再分布器；(6)捕沫装置；(7)进、出口接管等等。其中，塔内放置的专用填料作为气液接触的媒介，其作用是使从塔顶流下的流体沿填料表面散布成大面积的液膜，并使从塔底上升的气体增强湍动，从而为气液接触传质提供良好条件。液体预分布

3、装置的作用是使得液体在塔内有一良好的均匀分布。而液体在从塔顶向下流动的过程中，由于靠近塔壁处的空隙大，流体阻力小，液体有逐渐向塔壁处汇集的趋向，从而使液体分布变差。液体再分布器的作用是将靠近塔壁处的液体收集后再重新分布。填料时填料吸收塔最重要的部分。对于工业填料，按照其结构和形状，可以分为颗粒填料和规整填料两大类。其中，颗粒填料是一粒粒的具有一定几何形状和尺寸的填料颗粒体，一般以散装(乱堆)的方式堆积在塔内。常见的大颗粒填料有拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍环、矩鞍环等等。填料等材质可以使金属、塑料、陶瓷等。规整填料是由许多具有相同几何

4、形状的填料单元组成，以整砌的方式装填在塔内。常见的规整填料有丝网波纹填料、孔板波纹填料等。填料的性能主要评价指标是填料的比表面积和孔隙率。一般地希望填料能提供达的气液接触面积和较小的流动压降。2．吸收速率方程式和吸收传质系数吸收传质速率吸收传质速率由吸收速率方程式决定(1)或(2)式(1)、(2)中NA——吸收速率，mol/s；Kya——气相吸收传质系数，mol/(m3·h)；A——气液接触传质面积，m2；——塔顶、塔底气象平均传质推动力；a——填料的比表面积，m2/m3；Vp——填料体积，m3；严格说来，a应为单位体积填料的有效润

5、湿表面积。由于a的大小与物系对填料表面积的润湿性和气液流动状况有关，工程上为方便起见，将Ky和a合并为一个常数，即Kya称为气相容积吸收传质系数，mol/(m3·h)，这样，吸收传质速率式又可表为(3)气相平均传质推动力由吸收过程物料衡算(4)可得(5)式(5)即为吸收过程的操作方程式。由图1可看出，吸收过程的推动力即为吸收操作线与相平衡线之间的浓度差。 y1  y2  x2 x1 x   平衡线y=mx 操作线y=L/G(x-x2)+y2 对于低浓度吸收过程，气、液相平衡关系近似为直线，即y=mxm为相平衡常数，气相平均传质推动力

6、可表示为(6)其中，和分别为塔底和塔顶位置的气相传质推动力，(7)(8)传质系数传质系数Kya是吸收过程设计的重要工艺参数。由式(3)可得(9)由于影响Kya的因素很多，通过实验测定Kya，就是要找出Kya与诸多影响因素之间的关系。根据相际传质理论，可将吸收传质过程分解为以下三个步骤：a.溶质由气相主体传递至气液两相界面，即气相主体内物质传递过程；b.溶质在相界面上溶解，由气相转入液相，即发生在界面上的溶解过程；c.溶质自相界面传递至液相主体，即液相主体的物质传递过程。界面溶解过程极易进行，传质阻力极小，可认为相界面上保持着两相平衡

7、关系，因此，过程的传质速率实际上由气、液两相的传质速率所决定。根据双模理论，认为气液界面两侧各存在一层滞止的气膜和液膜，传质阻力全部集中于该两层膜中，膜中的传质说定态的分子扩散，因此，总传质系数Kya可表示为(10)式(10)中，kya——气膜吸收传质系数，mol/(m3．h)；kxa——液膜吸收传质系数，mol/(m3．h)。一般情况下，kxa和kya仅分别受液相流量L和气相流量G的影响，即kya=AGm(11)kxa=BLn(12)显然，Kya与气体流量G、液体流量L都密切相关，其关系可由下式表示(13)这样，只要在不同的气、液

8、相流量和温度条件下通过试验测定出y1和y2，即可由式(9)计算出Kya。传质速率N可通过全塔的物料衡算求得(14)或(15)3．吸收塔的操作和调节为实现某一气体混合物分离任务，工业塔设备必须具备足够的塔高(足够高的填料高度或足够多的塔