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1、填料塔压降曲线和吸收系数的测定姓名：陈晨班级：05310701学号：20071676实验时间：2010 年 4 月 14 号同组：陈咪梓，吴松娉1. 实验目的了解填料吸收塔的结构、性能、基本流程与操作。熟悉填料式传质设备的流体力学性能。掌握总传质单元高度和总体积传质系数的测定方法。2. 实验原理填料塔通常采用圆柱形塔体，在塔内，填料装填在带孔的支撑板上形成填料层，装填方式多种多样，一般可采用“乱堆”方式。气体一般由塔的下放进入，通过支撑板向上通过填料层；液体入塔后通过塔上方的分布器均匀喷洒在填料层上，在填料表面形成液膜，与通过床层缝隙向上流动的气体进行接触，完成传质。填料塔传质性能好坏与操作条
2、件密切相关，该方面性能的直接体现就是填料塔的流体力学特性，包括填料层压强降和液泛规律。气体通过填料层的压降与空塔气速 的关系可表示为 pu（Error! No text of specified style inn document.-1）在双对数坐标中 -u 应为一条直线，直线斜率为 。 -u 关系曲线受喷淋p p密度影响，对干填料层， 值为 1.82.0，在有喷淋液时，随喷淋量增加， 值n n增加，最大可达到 10 左右。在 取值较大时，随空塔气速增加，床层压降迅速增加，直至造成液泛，破坏操作。测定填料层 -u 曲线成为控制操作气速和喷p淋密度的必要前提。填料塔在特定条件下的吸收能力可以填
3、料层的体积吸收系数表示。在满足低浓度吸收假定，塔正常逆流操作时，填料层高度 的计算式可分别表示为：H （Error! No text of specifimyOGaKNH出入 ed style in document.-2）（Error! No text of specifimxOLa入出 ed style in document.-3）式中： 通过单位面积床层的气体流量（气流密度） ，G smkol2 通过单位面积床层的液体流量（液流密度） ，L、 入、出塔的气相摩尔分率，无因次入y入、 入、出塔的液相摩尔分率，无因次入x入、 气、液相传质单元高度， OGHL m、 气、液相传质单元数，无因
4、次N、 气、液相体积传质系数，aKyx skol3计算式中 、 分别为气相或液相传质平均推动力，其计算式为：im（Error! No text of specified sty出入 出入 ylnmle in document.-4）（Error! No text of specified 出入 出入 xlnmstyle in document.-5）若气液平衡关系可表示为 ，逆流操作时，气、液推动力可表示为：mxy出入入入入 mxy*入出出出出y入出入入入 xyx*出入出出出 xmyx*测定吸收塔稳态操作时进出塔的气、液浓度；操作温度以及床层直径 和D填料层高度 ，进而确定平衡常数 ，气、液流
5、密度 、 ，即可得到气、液Z GL相总传质单元数 、 和总体积吸收系数 、 。OGNL aKyx3. 实验内容测定干填料层及不同液体喷淋密度下单位床层阻力降 与空塔气速Zpu的关系曲线，并确定液泛气速。测量在固定液体喷淋量、不同气体流量时，用水吸收空气氨混和气体中氨的总传质单元数 和总体积吸收系数 。OGNaKy4. 实验装置与流程（1） 实验装置流程图91881771615141321 562041211自来水放空12图 3-4 填料吸收塔实验装置流程图1-鼓风机、 2-空气流量调节阀、 3-空气转子流量计、 4-空气温度传感器、5-液封管、 6-吸收液取样口、 7-填料吸收塔、 8-氨气瓶
6、阀门、 9-氨气转子流量计、10-氨气流量调节阀、 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、 20-吸收液温度传感器、21-空气进入流量计处压力16310（2） 流程简介如图 3-4 所示，空气由鼓风机 1 送入空气转子流量计 3 计量流量，流量由放空阀 2 调节，温度由流量计处的温度温度传感器 4 传送至显示仪表。氨气由氨瓶送出, 经过氨瓶总阀 8 进入氨气转子流量计 9 计量流量，其流量由阀 10 调节，然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔 7 的底部，由于氨气通过转子流量计处的温度不易测量，由实验时
7、的室温近似代替。混合气经填料层后由塔顶放空。水来自自来水管，由阀 12 调节流量并经水转子流量计 11 计量流量后进入塔顶，喷洒经过填料层后，由液封管 5 排出，釜液温度由温度温度传感器20 传送至显示仪表。（3） 设备主要技术数据及附件 鼓风机：XGB 型旋涡气泵，型号 2，最大压力 1176kpa，最大流量。 h75m3 填料塔：玻璃管内径 ,内装 瓷拉西环, 填料层高度0.75m510.。0.4Z 空气转子流量计：型号 LZB-25，流量范围 ，精度 2.5 级。hm2.3 水转子流量计：型号 LZB-6，流量范围 ，精度 2.5 级。L60 氨转子流量计：型号 LZB-6，流量范围 ，
8、精度 2.5 级。.3 浓度测量：塔顶尾气吸收瓶, 量气管, 水准瓶一套。 温度测量：两点温度转换器及显示仪表一套，转换开关：0-空气温度，1-吸收液温度。5. 实验方法及步骤（1） 测量干填料层( /Z)-u 关系曲线p将调节阀 2 全开后启动鼓风机，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 ，转子流量计读数和流量计处空气温度, 然p后在双对数坐标纸上以空塔气速 为横坐标，以单位填料层高度的压降u为纵坐标，绘制干填料层( /Z)-u 关系曲线。Zp（2） 测定一定喷淋量下填料层( /Z)-u 关系曲线p在一定的水喷淋量下（建议水喷淋量为 3040 L/h）采用上述
9、相同方法读取空气流量和填料层压降数据，在双对数坐标纸上绘制( /Z)-u 关系曲线。测p定时注意观察塔内的气液接触情况，一旦出现液泛则记录对应的空气转子流量计读数，计算夜饭速度。实验数据处理时，参照教科书介绍的方法计算液泛气速，与实验中观察到的液泛气速进行比较。（3） 测定气相总传质单元数 和气相总体积吸收系数OGNaKY选泽适宜的空气流量和水流量，建议水流量为 ；空气流量 ，hL30hm43调整氨气流量，使混合气体中氨的摩尔浓度为 。2.调节好空气流量、水流量并调节氨流量计读数到确定值后，保持一段时间使系统达到稳定后同时读取各流量计读数，读取空气、氨气和吸收液的温度，并分别测定塔顶尾气及塔底
10、吸收液的浓度。尾气分析方法：.调节两个量气管内的液位，使水面达到最上端的刻度线零点处并关闭三通旋塞，注意读数时水准瓶中液位应与量气管内液为同高；.用移液管向洗净的吸收瓶内加入 12mL 浓度为 0.005左右的硫酸，加入 12 滴甲基橙指示剂并加适量蒸馏水，加入的酸浓度与量可据实际情况调整；. 调整三通旋塞使吸收瓶与量气管连通，旋塞的开度不宜过大，控制水准瓶使塔顶尾气通过吸收瓶进入量气管，注意速度不可过快，使吸收瓶内液体以适宜的速度不断循环流动并确保充分吸收为限。水准瓶不可过分抬高，避免造成反压使酸液反流入塔；从尾气开始通入吸收瓶起应始终注意观察瓶内液体的颜色变化，中和反应达到终点时应立即关闭
11、三通旋塞，读出量气管内气体体积，若一个量气管内已充满空气，吸收尚未达到终点，应关闭对应的三通旋塞，然后启用另一个量气管，直至达到终点，随后读取两量内的空气总体积；. 尾气浓度 的计算，因氨与硫酸中和反应式为：出y 42423SONHSN到达化学计量点(中和终点)时，被滴物的摩尔数 和滴定剂的摩尔数3NHn之比为 2:1，即 ，则 42SOHn 4242423 SOHSONHVCn（Error! No text of specified 042423 .)TV(CyairSOHairN出style in document.-6）式中： 、 分别为 和空气的摩尔数42SOHnair 3NH 硫酸溶
12、液摩尔浓度，42C溶 液溶 质 lmol 硫酸溶液的体积，42SOHV 量气管内空气的总体积，air l 标准状态时绝对温度，273K0T 操作条件下的空气绝对温度，K塔底吸收液分析方法：. 在尾气分析的同时用三角瓶接取塔底吸收液样品约 并加盖；. 用移液管取塔底溶液 置于另一个三角瓶中，20ml 10ml加入 2 滴甲基橙指示剂；. 将浓度约为 的硫酸置于酸滴定管内，.5M滴定三角瓶中的塔底溶液至终点。水喷淋量保持不变，加大或减小空气流量（建议空气流量 ）并相h103应改变氨流量，使混合气中的氨浓度与第一次吸收实验时相同，重复上述操作，测定有关数据。6. 实验注意事项启动鼓风机前务必先使放空阀 2 全开(设备上标示为关) ，使进入吸收塔的空气流量为最小。 作吸收实验时水流量不能超过 ，否则尾气的氨浓度极低, 会使尾hL40气分析困难。两次吸收实验进塔气体中氨浓度应尽量保持一致。附：相平衡数据曲线：0 5 10 250.2温度（T）平衡常数(m)15 20 30 350.400.60.81.21.01.47. 思考题该实验系统吸收过程属气膜扩散控制还是液膜扩散控制，为什么？实验中在正常操作范围内以及气体入塔浓度不变的前提下，固定液体流量而增大气体流量，总体积吸收系数应该如何变化，吸收率应该如何变化？实验数据处理
