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1、实验 7 填料吸收塔实验一、实验目的了解填料吸收塔的结构并练习操作。学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。二、实验内容固定液相流量和入塔混合气氨的浓度，在液泛速度以下取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和体积吸收总系数）。三、实验原理吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数， 而实验测定是获取吸收系数的根本途径。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数将随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。本实验所用气体混合物中氨的浓度很低（摩尔比为 0.02），所得吸收液的浓度也不高。可认为气 -液平衡关系服从亨利定律，可用方程式
2、 Y*=mX 表示。又因是常压操作，相平衡常数 m 值仅是温度的函数。 NOG、HOG、KYa、 可依下列公式进行计算A（7-1）（7-2）（7-3）（7-4）（7-5）式中： Z填料层的高度， m；HOG气相总传质单元高度，m；NOG 气相总传质单元数，无因次；Y1 、 Y2 进、出口气体中溶质组分的摩尔比，；D Y m所测填料层两端面上气相推动力的平均值；D Y 2、D Y1分别为填料层上、下两端面上气相推动力；D Y 1= Y1- mX 1 ；D Y 2= Y 2- mX 2X2 、 X1 进、出口液体中溶质组分的摩尔比，；m相平衡常数，无因次；KY a气相总体积吸收系数，kmol /（
3、m3 h）；V空气的摩尔流率， kmol （B）/ h；填料塔截面积， m2；。混合气中氨被吸收的百分率（吸收率），无因次。 操作条件下液体喷淋密度的计算（7-6）最小喷淋密度经验值为 0.2 m3/ （ m2 h）四、实验装置1吸收塔； 2液体分布器； 3填料； 4塔底排液阀； 5进气管；6液封； 7风机； 8三通阀； 9水准瓶； 10真空泵； 11气体流量计； 12气体温度表； 13液体温度表； 14氨瓶； 15氨自动减压阀； 16氨瓶总阀； 17氨气压力表； 18氨气流量计； 19 液体流量计； 20U 型管压差计； 21吸收瓶； 22进水阀图 7-1填料吸收塔实验装置流程图实验主要设备
4、与仪器填料塔：塔体为 1005mm 有机玻璃管制成， 塔高 1.6m；塔内件主要有液体分布器、填料支承架、气体分布器等。填料：规整填料和散堆填料。各套吸收塔基本情况列于表7-1 中表 7-1各套吸收塔基本情况装置序号1234填料类型不锈钢板不锈钢丝陶瓷波纹不锈钢鲍波纹网填料尔环及 规 格250YCY450YDg16填料层高530mm750mm600mm500mm度空气流量孔板流量孔板流量孔板流量孔板流量计计计计计氨气流量转子流量转子流量转子流量转子流量计计计计计尾气流量湿式流量湿式流量湿式流量湿式流量计计计计计转子流量转子流量转子流量转子流量水流量计计计计计鼓风机型吹吸两用旋涡气泵旋涡气泵旋涡
5、气泵式泵五、实验方法实验物系为空气、氨和水，微机在线数据采集。实验步骤如下：掌握仪器的使用方法，在教师的指导下，学会使用电导率仪，并能利用微机进行数据采集与处理。打开进水阀门，使填料充分润湿（大约15 分钟）。全开放空阀后启动鼓风机。固定水流量为 80L/h 左右，选择适宜的空气流量， 根据空气流量计校正曲线和氨气流量校正曲线， 计算需向进塔空气中送入的氨气流量，以使混合气体中氨的浓度在 0.02 摩尔比左右。预先调节好空气流量和水的流量后，打开氨瓶总阀 16（手轮旋转半圈），用氨自动减压阀 15 调节氨流量，使氨流量达到需要值。若氨流量达不到需要值，可适当增大氨瓶总阀 16 的开度。在空气、
6、氨及水的流量不变的条件下操作一定时间， 待过程基本稳定后， 记录各流量计读数， 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。尾气分析方法： 关闭吸收瓶的进口阀门， 用移液管向吸收瓶内装入 5ml 较低浓度的酸，并加入 1-2 滴指示液（甲基橙）。 缓慢打开吸收瓶的进口阀门，让塔顶尾气通过吸收瓶。阀门的开度不宜过大，以能使吸收瓶内液体以适宜的速度不断循环为限。从尾气开始通过吸收瓶起， 就必须观察吸收瓶内液体的颜色， 中和反应达到终点时，立即关闭进口阀门。 尾气浓度 Y2 的计算方法式中：分别为 NH3 和空气的摩尔数；硫酸溶液的体积摩尔浓度，mol 溶质 /l 溶液；硫酸溶液的体积
7、， ml；分别为进气管内空气的总体积（ml ）和绝对温度（K）；标准状态下的绝对温度，273K。塔底吸收液的分析方法 用三角瓶接取吸收液样品一瓶、并加盖。 用移液管取塔底溶液 10ml 置于另一个三角瓶中，加入 2 滴指示剂（甲基橙）。 将浓度较高的硫酸置于酸滴定管内，用以滴定三角瓶中塔底溶液至终点。加大或减少空气流量，相应地改变氨流量，使混合气体中氨的浓度与第一次实验时相同， 水流量与第一次实验也应相同， 重复上述操作，测定有关数据。 实验完毕后，关闭空压机、真空泵、进水阀门、电导率仪、微机系统等仪器设备的电源，并将所有仪器复原。六、注意事项开启氨瓶总阀前，要先关闭氨自动减压阀和氨流量调节阀
8、。开启时开度不宜过大。塔下部液封面的高度必须维持在空气进口管 12 的下面，并接近进口管。做传质实验时，水流量不能超过规定范围， 否则尾气的氨浓度极低，给尾气分析带来麻烦。两次传质实验所用的氨气浓度必须一样。每改变水流量一次，稳定10 分钟后才能测取数据。七、报告内容将实验数据整理在数据表格 7-2 中，并用其中一组数据写出计算过程。对实验结果进行分析、讨论：对两次实验的Y 和 进行比较、2A讨论；对两次实验的 KY a 值进行比较、 讨论；对物料衡算的结果进行分析、讨论。表 7-2填料吸收塔传质实验数据表被吸收的气体混合物:空气+氨混合气；吸收剂:水；填料种类 :填料尺寸：填料层高度：塔内径
9、 :实验项目12空气转子流量计读数KPa空气流量转子流量计处空气温度流量计处空气的体积流量m3h氨转子流量计读数m3h氨气流量转子流量计处氨温度流量计处氨的体积流量m3 h水转子流量计读数L/h水流量水流量L/h塔顶测定用硫酸的浓度mol lY2 的测定测定用硫酸的体积l通过湿式流量计的空气体积l湿式流量计内度滴定用硫酸的浓度空气的温mol l塔底X1 的滴定用硫酸的体积l测定样品的体积l塔底液相的温度相平衡相平衡常数塔底气相浓度 1塔顶气相浓度2kmol 氨 kmol 空气塔底液相浓度1kmol 氨 kmol 水*kmol 氨 kmol 空1气平均浓度差 mkmol 氨 kmol 空气气相总传质单元数 NOG气相总传质单元高度 HOG空气的摩尔流量 Vkol h气相总体积吸收系数Y3K akol 氨 (m .h)回收率
