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1、过程工程原理实验（乙） 吴钰龙 3071102691 1 吸收实验 实验报告实验报告 课程名称：过程工程原理实验（乙） 实验名称：指导老师： 成绩：_ 吸收实验 实验类型：工程实验 同组学生姓名：_ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 张子宽、王浩、张宇 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 填料塔吸收操作及体积填料塔吸收操作及体积吸收吸收系数测定系数测定 1.1 了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作； 1 实验目的：实验目的： 1.2 观察填料塔的液泛现象，测定泛点空气塔气速； 1.3 测定
2、填料层压降p与空塔气速 u 的关系曲线； 1.4 测定含氨空气水系统的体积吸收系数Kya。 2.1 本实验的装置流程图如图 1： 2 实验装置：实验装置： 图 1.装置图 专业：高分子 姓名：_吴钰龙 学号：3071102691 日期：2009.10.23 地点：教十 2210 过程工程原理实验（乙） 吴钰龙 3071102691 2 吸收实验 2.2 物系：水空气氨气。惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供，吸收剂水采用自来水，他们 的流量分别通过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收过程，溶液由塔底经 过液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经吸收后的尾气由塔顶排至室
3、外，自塔顶引出适量尾气，用化学 分析法对其进行组成分析。 3.1 实验中气体流量由转子流量计测量。 但由于实验测量条件与转子流量计标定条件不一定相同， 故转子 流量计的读数值必须进行校正。校正方法如下： 3 基本原理：基本原理： Q=QN0P0T/PT0 （2） 式中：0标定状况下空气的密度，1.205kg/m3被测气体在标定状况下下的密度，kg/m； 3P0、T0标定的空气状况，P0= 1.013 10； 5P、T实际测量时候被测气体的绝对压强、绝对温度，Pa，K。 Pa，T0=293K； 3.2 体积吸收系数KYa的测定 3.2.1 相平衡常数 m 对相平衡关系遵循亨利定律的物系（一般指低
4、浓度气体） ，气液平衡关系为： y= mx （3） 相平衡常数 m 与系统总压 P 和亨利系数 E 的关系如下： m =EP （4） 式中：E亨利系数，Pa P系统总压（实验中取塔内平均压力） ，Pa 亨利系数 E 与温度 T 的关系为： lg E= 11.468-1922 / T （5） 式中：T液相温度（实验中取塔底液相温度） ，K。 根据实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差p，即可求得塔内平均压力 P。根据实验中所测的塔底 液相温度 T，利用式（4） 、 （5）便可求得相平衡常数 m。 3.2.2 体积吸收常数KYa 体积吸收常数KYa是反映填料塔性能的主要参数之一，其值也是设计填料塔的重
5、要依据。本实验属于 低浓气体吸收，近似取 Yy、Xx。 吸收速率方程为： GA= KYa h Ym 则 KYa =GAhYm （6） 式中：KYa气相体积吸收系数，kmol/m3a单位体积填料层所提供的有效接触面积，mh； 2/m3GA单位时间内氨气的吸收量，kmol/h； ； 塔截面积，m2h填料层高度，m； ； Ym吸收推动力，气相对数平均浓度差。 为求得KYa ，需求取GA及Ym。 3.2.3 被吸收的氨气量GA ,可由物料衡算 GA= V(Y1 Y2) = L(X1-X2 式中：V惰性气体空气的流量，kmol/h； ) （7） 过程工程原理实验（乙） 吴钰龙 3071102691 3
6、吸收实验 Y1进塔气相的组成，比摩尔分率，kmol（A）/ kmol（B） ； Y2出塔气相（尾气）的组成，比摩尔分率，kmol（A）/ kmol（B） ； X1X出塔液相组成，比摩尔分率，kmol（A）/ kmol（B） ； 2L吸收剂水的流量，kmol/h。 =0； 3.2.3.1 进塔气相浓度Y1的确定 Y1=VAV（8） 式中：VA氨气的流量，kmol/h。 根据转子流量计测取得空气和氨气的体积流量和实际测量状态（压力、温度） 。应对其刻度流量进行 校正而得到实际体积流量，再由气体状态方程得到空气和氨气的摩尔流量，并由式（8）即可求取进塔气 相浓度Y1。 3.2.3.2 出塔气相（尾气
7、）的组成Y2的确定 用移液管移取体积为 Va ml、浓度为 Ma mol/l 的标准硫酸溶液置于吸收瓶中，加入适量的水及 2-3 滴 百里酚兰（指示剂） ，将吸收瓶连接在抽样尾气管线上（如装置图） 。当吸收塔操作稳定时，尾气通过吸收 瓶后尾气中的氨气被硫酸吸收，其余空气通过湿式流量计计量。为使所取尾气能反映塔内实际情况，在取 样分析前应使取样管尾气保持畅通，然后改变三通旋塞流动方向，使尾气通过吸收瓶。 Y2= nNH3/nair （9） 式中：nNH3氨气的摩尔数，mol； nair 空气的摩尔数，mol。 尾气样品中氨的摩尔数nNH3可用下列方式之一测得： (i)若尾气通入吸收瓶吸收至终点（
8、瓶内溶液颜色由黄棕色变至黄绿色） ，则 nNH3= 2Va Ma 10-3(ii)若通入吸收瓶中的尾气已过量（瓶中溶液颜色呈蓝色） ，可用同样标准硫酸溶液滴定至终点（瓶中溶液 呈黄绿色） 。若耗去酸量为Vaml,则 mol （10） nNH3= 2(Va+ Va) Ma 10-3尾气样品中空气摩尔数nair的求取 mol （11） 尾气样品中的空气量由湿式流量计读取，并测定温度 nair= P0V0/RT0 mol （12） 式中：P0尾气通过湿式流量计时的压力（由室内大气压代替） ，Pa； V0通过湿式流量计的空气量，l； T0通过湿式流量计的空气温度， K； R气体常数，R=8314Nm/
9、(molK)。 由式（10） （11）可求得nNH3和nair，代人（9）即可得到Y2，根据得到的Y1和Y2，由（7）即可得到GA。 3.2.4 对数平均浓度差 Ym Ym= (Y1 Y2)/ln (Y1/Y2) （13） 其中：Y1= Y1 Y1= Y1 mX1 ； Y2= Y2 X1出塔液相的组成，比摩尔分率，kmol（A）/ kmol（B） ； 出塔液相浓度X1可取塔底液相样品进行化学分析得到， 也可用物料衡算式 （7） 得到。 求得GA、 Ym ， 即可由式（6）得到KYa。 4.1 先开启吸收剂（水）调节阀，当填料充分润湿后，调节阀门使水流量控制在适当的数值，维持恒定； 4 实验步骤
10、：实验步骤： 4.2 启动风机，调节风量由小到大，观察填料塔内的流体力学状况，并测取数据，根据液泛时空气转子流过程工程原理实验（乙） 吴钰龙 3071102691 4 吸收实验 量计的读数，来选择合适的空气流量，本实验要求在两至三个不同气体流量下测定KYa； 4.3 为使进塔气相浓度Y1约为 5%， 须根据空气的流量来估算氨气的流量， 然后打开氨气钢瓶， 调节阀门， 使氨气流量满足要求； 4.4 水吸收氨，在很短时间内操作过程便达到稳定，故应在通氨气之前将一切准备工作做好，在操作稳定 之后，开启三通阀，使尾气通入吸收瓶进行尾气组成分析。在实验过程中，尤其是测量时，要确保空气、 氨气和水流量的稳
11、定； 4.5 改变气体流量或吸收剂（水）流量重复实验：本次实验，控制空气流量分别为 8-8-9.6 m34.6 实验完毕，关闭氨气钢瓶阀门、水调节阀，切断风机电源，洗净分析仪器等。 /h，水流量 则相对应为 30-36-30 l/h； 5.1 大气压：776.30mmHg；填料层高度：41cm；填料塔内径：70mm；标准酸浓度：0.025M 5 实验数据处理：实验数据处理： 5.2 原始数据记录： 项目 次序 1 2 3 空气转子流量计读数（m38 /h） 8 9.6 空气温度（） 26.0 26.0 26.1 空气压力（1.6kPa） 0.90 0.92 1.27 氨气转子流量计读数（L/h
12、） 300 300 360 氨气温度（） 22.5 23.0 23.0 氨气压力（1.6kPa） 1.15 1.15 1.58 水转子流量计读数（l/h） 30 36 30 塔顶底压差（kPa） 0.20 0.21 0.27 塔顶表压（kPa） 1.22 1.21 1.70 塔底液体温度（） 25.8 26.0 26.0 吸收瓶加酸量（ml） 10 10 10 脱氨后空气量（l） 1.26 1.24 0.80 脱氨后空气温度（） 23.0 23.0 23.0 5.3 数据处理： 塔截面积=4D2=0.00385m2 P=P0+PV表 体 （m/ 3G/ /h） (kmol/h) L/ （kmo
13、l/h） V体氨气 （m/ 3V /h） 氨气 （kmol/h） / nair mol / YY1 2 8.0267 0.3316 1.664 0.3912 0.01641 0.05184 0.04950 0.00965 8.0254 0.3316 1.996 0.3915 0.01640 0.05102 0.04945 0.00980 9.6060 0.3990 1.664 0.4683 0.01975 0.03291 0.04949 0.01519 XX1 E 2 P/KPa m Y m KYa 0.00794 0 63779 102.6 0.6215 0.02282 0.8052 366
14、.9 0.00659 0 64437 102.6 0.6279 0.02320 0.8018 359.2 0.00823 0 64437 103.1 0.6248 0.02722 0.6931 318.5 计算示例（以第一组为例） ： V体=VN0P0T/PT0=8*101.3 273.15+26293.15 (101.3 + 1.6 0.90)=8.0267 m3/h； 过程工程原理实验（乙） 吴钰龙 3071102691 5 吸收实验 G=PV 体RT=(1.6*0.90+101.3)*8.0267/8.314/(273.15+26.0)=0.3316 kmol/h； L=L0V/M=998.2*30/18/1000=1.664 kmol/h； 体
