化工原理实验：吸收实验

作者：行路行人 | 发布时间：2020-12-20 19:33:38 收藏本文下载本文

填料吸收塔实验一..实验设备的特点: : 1.使用方便, 安全可靠, 直观;2.数据稳定,实验准确;3.本装置体积小,重量轻,移动方便.二..实验装置的基本情况：

实验流程示意图见图一,空气由鼓风机 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 1mL 已知浓度的硫酸作为吸收尾气中氨之用。

吸收液的取样可用塔底 6 取样口进行。填料层压降用∪形管压差计 13 测定。

四.实验方法及步骤: : 1.测量干填料层(△P／Z)─u 关系曲线: 先全开调节阀 2,后启动鼓风机,用阀 2 调节进塔的空气流量,按空气流量从小到大的顺序读取填料层压降△P,转子流量计读数和流量计处空气温度,•然后在对数坐标纸上以空塔气速 u 为横坐标,以单位高度的压降△P／Z 为纵坐标,标绘干填料层(△P／Z)─u 关系曲线(见图二).2.测量某喷淋量下填料层(△P／Z)─u 关系曲线: 用水喷淋量为 40L／h 时,用上面相同方法读取填料层压降△P,•转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象, •一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为 40L／h 下(△P／z)─u•关系曲线(见图二),确定液泛气速并与观察的液泛气速相比较。

3.吸收系数的测定 ⑴ 选泽适宜的空气流量和水流量(建议水流量为 30L／h)•根据空气转子流量计读数为保证混合气体中氨组分为 0.02-0.03 左右摩尔比，计算出氨气流量计流量读数。

⑵ 先调节好空气流量和水流量,打开氨气瓶总阀 8 调节氨流量,使其达到需要值,在空气,氨气和水的流量不变条件下操作一定时间过程基本稳定后,•记录各流量计读数和温度,记录塔底排出液的温度,并分析塔顶尾气及塔底吸收液的浓度。

⑶ 尾气分析方法: 用移液管向吸收瓶内装入 1mL 浓度为 0.005N 左右的硫酸，并加入 1-2 滴甲基橙指示液，同时加适量水至吸收瓶中，将吸收瓶连接到尾气管路上，打开尾气开关,让塔顶尾气通过吸收瓶,使吸收瓶内液体以适宜的速度不断循环流动。

从尾气开始通入吸收瓶起就必需始终观察瓶内液体的颜色,•中和反应达到终点时立即关闭尾气开关,•读取尾气的体积。

⑷ 改变水喷淋量,加大或减小空气流量,相应地改变氨流量,从复上述操作,测定有关数据。

五.实验数据的记录 1.填料阻力特性实验表 1(1)第一套干填料时△P/z～u 关系测定(第 1 套 L=0 填料层高度 Z=0.4m 塔径 D=0.075m)序号填料层压强降mmH 2 O 对应空气流量压强降mmH 2 O 单位高度填料层压强降 mmH 2 O/m 空气转子流量计读数m3 /h 空气流量计处空气温度℃ 对应空气流量 m3 /h 空塔气速 m/s 1 3.0 188.0 7.5 3.0 16.5 2.96 0.19 2 5.0 194.0 12.5 5.0 17.2 4.93 0.31 3 10.0 204.0 25.0 7.0 17.7 6.90 0.43 4 17.0 216.0 42.5 9.0 18.2 8.88 0.56 5 26.0 234.0 65.0 11.0 18.7 10.85 0.68 6 37.0 252.0 92.5 13.0 19.2 12.83 0.81 7 49.0 274.0 122.5 15.0 19.6 14.79 0.93 8 64.0 304.0 160.0 17.0 20.2 16.76 1.05 9 79.0 335.0 197.5 19.0 20.8 18.72 1.18 10 97.0 369.0 242.5 21.0 21.3 20.68 1.30 11 117.0 410.0 292.5 23.0 21.8 22.63 1.42 表 2(1)第一套湿填料时△P/z～u 关系测定(第 1 套 L=？填料层高度 Z=0.825m 塔径 D=0.111m)序号填料层压强降 mmH 2 O 对应空气流量压强降mmH 2 O 单位高度填料层压强降 mmH 2 O/m 空气转子流量计读数m3 /h 空气流量计处空气温度℃ 对应空气流量m3 /h 空塔气速 m/s 操作现象 1 4.0 190.0 10.0 3.0 21.6 3.01 0.19 流动正常 2 6.0 195.0 15.0 4.0 21.6 4.01 0.25 流动正常 3 8.0 197.0 20.0 5.0 21.7 5.01 0.32 流动正常 4 14.0 204.0 35.0 6.0 21.8 6.02 0.38 流动正常 5 18.0 210.0 45.0 7.0 21.8 7.02 0.44 流动正常 6 24.0 218.0 60.0 8.0 21.9 8.03 0.50 流动正常 7 32.0 229.0 80.0 9.0 22.0 9.03 0.57 流动正常 8 43.0 243.0 107.5 10.0 22.1 10.04 0.63 流动正常 9 55.0 260.0 137.5 11.0 22.3 11.04 0.69 流动正常 10 75.0 284.0 187.5 12.0 22.6 12.05 0.76 液泛 11 88.0 298.0 220.0 12.5 22.7 12.56 0.79 液泛 12 117.0 329.0 292.5 13.0 23.0 13.07 0.82 液泛 13 154.0 368.0 385.0 13.5 23.2 13.57 0.85 液泛 14 176.0 390.0 440.0 14.0 23.4 14.08 0.89 液泛

2.吸收系数的测定六.附录, 附图 1.实验数据的计算及结果(1)填料塔流体力学性能测定(以干填料时,第一套第 7 组数据为例)由∪形管压差计读得△P＝3.0mmH 2 O p／Z＝3.0／0.4＝7.5mmH 2 O／m 由空气转子流量计读得 3m3 ／h 和转子流量计处空气的温度 16.5 由校正公式得：

∨h＝   pp tVn)20 273()273(       )188.0 81.9 1000 10 013.1()20 273(10 013.1)5.16 273(0.3552.96 m3 ／h 空塔气速 u＝ 2D 4 / 3600V ＝    2 075.0 4 / 360096.2  ＝0.19 m／s 在对数坐标纸上以 u 为横标,△P／Z 为纵标作图,标绘△P／Z～u 关系曲线见图二。

(2)传质实验(以第一套第二组数据为例)空气转子流量计读数为 V=10（m3 ／h）、温度 t=23.6℃、压力 243mmH2O 空气实际流量为 ∨h＝   pp tVn)20 273()273(       )243.0 81.9 1000 10 013.1()20 273(10 013.1)6.23 273(105510.06（m3 ／h）氨气转子流量计读数为 V=0.25（m3 ／h）温度 t=11.3℃ 氨气实际流量为 ∨h（N3H）＝ )20 273()273(3H NairtV  )20 273(707.0)3.211 273(204.125.0 0.322（m3 ／h）塔底气相浓度Ｙ 1 ＝空气流量氨气流量＝1.10322.0＝0.032 •塔顶气相浓度Ｙ 2 ＝ 量T T VV N尾气体积SO H SO H/4.2204 2 4 2 ＝   296 / 273 2854.22 5 005178.0 2  ＝0.00424 塔底液相浓度 X 1 ＝水空气VV Y Y 4.22)(2 1＝0.384kmol/m3 溶液 X 1 ＝18 / 1000384.0＝6.91×10-3 已知吸收液温度为 15.0℃,查图五得ｍ＝0.6126 Ｙ 1* ＝ｍX1 ＝0.6126×6.91×10-3 ＝0.00432 Ｙ 2* ＝ｍX2 ＝0 △Ｙ 1 ＝Ｙ 1 －Ｙ 1* ＝0.032－4.32×10-3 ＝0.02768 △Ｙ 2 ＝Ｙ 2 －Ｙ 2* ＝Ｙ2 ＝0.00424 平均浓度差△Ｙ m ＝    00424.0 / 02768.0 ln00424.0 02768.0/ ln2 12 1   Y YY Y＝12.51×10-3

气相总传质单元数 N OG ＝22 110 251.100424.0 032.0mYY Y=2.22 气相总传质单元高度 H OG ＝22.24.0OGNZ＝0.180ｍ空气的摩尔流量∨＝6.23 2732734.220.104.22   TT o 空气流量＝0.411 kｍol/h 气相总体积吸收系数    2075.04180.0411.0OG aHVYK 516[kｍol/(ｍ3 ·h)] 回收率032.000424.0 032.012 1 YY YA ＝0.87 吸收实验数据表序号 1 2 3 4 5 塔底气相浓度塔顶气相浓度气相传质单元数气相传质单元高度气相总吸收系数回收率 NH3--H2O系统平衡常数m--温度t之间关系00.20.40.60.811.21.40 5 10 15 20 25 30 35温度（t）平衡常数（m）