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1、化工原理吸收实验 胡滨1填料吸收塔的操作 及吸收传质系数的测定清水吸收空气中的二氧化碳 S3219 实验室 指导教师 胡 滨 13487286919化工原理吸收实验 胡滨2 每个同学都要带实验预习报告才能进入 实验室化工原理吸收实验 胡滨3 实验目的 1了解填料吸收塔的结构和流程； 2了解吸收剂进口条件的变化对吸收操 作结果的影响； 3掌握吸收总传质系数Kya的测定方法化工原理吸收实验 胡滨4 1了解填料吸收塔的结构和流程、实验操 作及取样分析、简介填料；请同学详述流程-作图 安托因方程分 p单位mmHg 丙酮的安托因系数A=7.02447B=1161.0C=224化工原理吸收实验 胡滨5填料
2、（1）个体填料 ：拉西环 Rasching ring高度和外径相等； 可用陶瓷和金属制造， 存在严重的壁偏流和沟流现象， 液体滞留量大， 传质效率不高， 气体通过能力低， 阻力大。 1914年拉西环诞生现已淘汰！工业上常用的散装填 料的名义直径有16、25 、38、50、76mm 5种。散装填料塔径与填料 直径比不应小于10。环形化工原理吸收实验 胡滨6填料（1）个体填料 ：环形内十字环内螺旋环Cross-partition ringSpiral ring现已淘汰！化工原理吸收实验 胡滨7填料（1）个体填料 ：环形其构造大大提 高了环内空间与环 内表面的利用率， 而且使气液流通顺 畅，有利于气
3、液进 入环内。因此，鲍尔环 比拉西环传质效率 高、气体通过能力 大。鲍尔环 Pall ring1948年西德BASF公司发明改型鲍尔环化工原理吸收实验 胡滨8填料（1）个体填料 ：环形阶梯环 Cascade ring高度仅为直径的一半；环的一端制成喇叭口，这种喇叭结构，使填料个体之间多呈点接触；与鲍尔环相比，其气体通量高，阻力小，传质效率大。英国皇家传质公司于l972年开发化工原理吸收实验 胡滨9填料（1）个体填料 ：环形DC环 DC ring化工原理吸收实验 胡滨10填料（1）个体填料 ：环形扁 环OX环化工原理吸收实验 胡滨11填料陶瓷弧鞍 Berl saddle 属敞开型填料，敞开型填
4、料的特点是：表面全部敞开，不分内外 ，因而表面利用率高，不易 积液，气体流动阻力小，制 造也方便。弧鞍形填料是两面对称结 构，在塔内堆积时容易造成 填料相互重叠，从而产生沟 流，目前已较少使用。（1）个体填料 ：1931年弧鞍填料出现鞍形化工原理吸收实验 胡滨12填料（2）规整填料 -以整砌的方式装填在塔内 70年代以来，规整填料的发展非常迅速最大直径规整填料 塔已达1420 m化工原理吸收实验 胡滨13 2了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作 结果的影响； 吸收操作的结果最终表现在出口气体的组 成y2上，或组分的回收率上。 吸收塔的气体进口条件是由前一工 序决定的，控制和调节吸收操作结果的是
5、吸收剂的进口条件：流率L、温度t、浓度x2 三个因素。化工原理吸收实验 胡滨14 改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常 用方法： 当气体流率G不变时，增加吸收剂流率，吸收 速率NA增加，溶质吸收量L增加，那么出口气体 的组成y2减小，回收率增大。 当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总 系数Kya变化较小或基本不变，溶质吸收量的增 加主要是由于传质平均推动力ym的增大而引起 ，即此时吸收过律的调节主要靠传质推动力的变 化。 当液相阻力较大时增加液体的流量，传质系数 Kya大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总 的结果使传质速率NA增大，溶质吸收量增大。化工原理吸收实验 胡滨15 吸收剂入
6、口温度对吸收过程影响也甚大，也是控 制和调节吸收操作的一个重要因素： 降低吸收剂的温度，使气体的溶解度增大，相 平衡常数减小。 对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸 收过程的阻力将随之减小，结果使吸收效果变好 ，y2降低，而平均推动力ym或许会减小。 对于气相控制的吸收过程，降低操作温度，过 程阻力不变但平均推动力ym增大，吸收效果 同样将变好。 总之，吸收剂温度的降低，改变了相平衡常数 ，对过程阻力及过程推动力都产生影响，其总的 结果使吸收效果变好，吸收过程的回收率增加。化工原理吸收实验 胡滨16 吸收剂进口浓度x2是控制和调节吸收效果的 又一重要因素： 吸收剂进口浓度的降低，液相进口处
7、的 推动的增大，全塔平均推动力也将随之增 大而有利于吸收过程回收率的提高。化工原理吸收实验 胡滨17 应当注意，当气液两相在塔底接近平衡（ ） 欲降低y2，提高回收率，用增加吸收剂用量的方 法更有效。 但是当气液两相在塔顶接近平衡时（ ） 提高吸收剂用量，即增大L/G并不能使y2明显 的降低，只有用降低吸收剂入塔浓度x2才是有 效的。 化工原理吸收实验 胡滨18 3掌握吸收总传质系数Kya的测定方法 吸收速率方程式： 吸收传质速率由吸收速率方程决定 ： Ky 气相总传系数，mol/m3.s； A 填料的有效接触面积，m2； ym 塔顶、塔底气相平均推动力， V填 填料层堆积体积，m3； Kya
8、 气相总容积吸收传质系数，mol/m2.s 。 从前所述可知，NA的大小既与设备因素有关，又 有操作因素有关。化工原理吸收实验 胡滨19 操作线方程为： 平衡线方程为：ymx 在方格纸上作图，从中可得知：化工原理吸收实验 胡滨20 气体转子流量计的读数以及校正 液泛现象及预防，液封的作用及控制 化工原理吸收实验 胡滨21 实验步骤 测试准备： 接通气路，打开水流量计开关，再打开定值器 开关，将压力恒定在0.02MPa，然后，打开气体 转子流量计，把水和气的转子流量计调节至测试 时的最大值，仔细检查设备是否有漏液、液泛等 不正常现象，如果一切正常，即可开始调试。 测试： 在上面两个步骤完成后，用
9、分别改变水流量、 空气流量（均由小至大）、及水温（升高）的方 法，测数组数据。每改变一次水流量或空气流量 ，均需间隔数分钟取样或出口水温基本恒定。取 样时，先取y1再取y2。 注意事项： 气体流量不能超过600 L/h，液体流量不能超过 7L/h，否则有可能液泛。化工原理吸收实验 胡滨22 实验操作原则： 1.先开水的开关，后开气的开关，并测量空气 的温度。 2.y1每次都要测量，且要先测y2，后测y1，防 止影响吸收的平衡。 3.注意控制液封的水位，且要防止液泛。 4.加热温度要小于50，电压控制在95伏左右 。 5.改变控制条件时，要经过10 15 min时间稳 定。 化工原理吸收实验 胡
10、滨23 实验内容： 1.在空气流量恒定条件下，改变清水流量，测 定气体进出浓度y1、y2，计算组分回收率，传质 推动力面ym和传质系数Kya。 2.在清水流量恒定条件下，改变空气流量，测 定气体进出口浓度y1、y2，计算组分回收率，传 质推动力面ym和传质系数Kya。 3.在空气流量和清水流量恒定条件下，改变清水 温度，测定气体进出口浓度y1 、 y2，计算组分回 收率，传质推动力面ym和传质系数Kya。化工原理吸收实验 胡滨24 实验数据记录及数据处理 (一). 设备参数： 填料：瓷质拉西环； 气液接触方式：气 液逆 流； (二). 操作参数： 定值器压力：0.02MPa ( 表压 ) (三
11、).原始数据记录： 1常数： 填料塔直径D：40 mm；填料高度H：220 mm ； 室温：10；气压：101.3KPa化工原理吸收实验 胡滨25 2实验数据记录：( 举例 )序号气体流量 G / (L/h)水流量 L / (L/h)气体进进口浓浓度 色谱谱面积积气体出口浓浓度 色谱谱面积积水进进口 温度/水出口 温度/混合气 温度/1400260191012.58.02400460159.511.07.53400659108.513.57.04600459139.511.07.05400458173220.07.0化工原理吸收实验 胡滨26计算结果 序 号气体流量G Kmol / m2.h水
12、流量L Kmol / m2.hx1ymKya114.7288.460.01430.064670.7588.74214.72176.930.00780.061477.08101.78314.72265.390.00560.052384.57127.46422.09176.930.01180.055779.83170.84514.72176.930.00710.061172.9393.17化工原理吸收实验 胡滨27 实验数据处理中注意事项说明： 1气体流量计在0.02MPa下使用，与气体流 量计标定时的状态不同，故需校正：GN：表观流量；G：校正后流量；P0：标准状态压 力；T0：标准状态温度化工
13、原理吸收实验 胡滨28 2.吸收剂的进口温度由半导体温度计测得， 需知道全塔平均温度，来查得各组的m值。 全塔平均温度为： 化工原理吸收实验 胡滨29 实验数据处理结果的讨论及要求 1在空气流量恒定条件下，改变清水流 量，讨论组分回收率，传质推动力面ym 和传质系数Kya的变化规律。 2在清水流量恒定条件下，改变空气流 量，讨论组分回收率，传质推动力面ym 和传质系数Kya的变化规律。 3从实验数据分析水吸收丙酮是气膜控 制还是液膜控制，还是两者兼而有之。化工原理吸收实验 胡滨30 思考题 1从传质推动力和传质阻力两方面分析 吸收剂流量和吸收温度对吸收过程的影响 ？ 2从实验数据分析水吸收丙酮是气膜控 制还是液膜控制，还是两者兼而有之？ 3填料吸收塔塔底为什么必须有液封装 置，液封装置是如何设计的。 4将液体丙酮混入空气中，除实验装置 鼓泡器中用到的方法外，还可有哪几种？
