吸收系数的测定[1]

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1、吸收系数的测定一、实验目的1、了解填料吸收塔的构造，流程及其操作；2、了解吸收剂进口条件（L, x2， t）的变化对操作结果的影响；3、掌握气相总体积吸收系数（Kg）的测定方法。二、实验原理：1、吸收塔的操作和调节吸收操作的最终结果是表现在气体出口组成y2或回收率e上，因此降低y2（或提高e ）是操作 调节的目标。气体的进口条件（V, yi）是由前一工序决定的，吸收剂的进口条件（L, x2，t）是可 控制和调节的。（1）、吸收剂用量L的改变这是常用的调节方法，当气体流量V不变，L增加，吸收速率N增加，溶质吸收量增加，那么AY2减小，吸收率增大。当液相阻力较小（气膜控制）。L增大，吸收总系数变化

2、较小或基本不变，溶 质吸收量增加主要是平均推动力增大而引起；当液相阻力较大（液膜控制） L 增大，吸收总系数大 幅度增大，而平均推动力可能减小，但总的结果是使吸收率增大。（2）、吸收剂入口温度t温度降低使气体溶解度增大，相平衡常数m减小。对气膜控制过程，过程阻力1/Ka1/ka。yY但平均推动力增大，吸收效果变好；而对液膜控制过程，过程阻力1/K am/k a将减小，平均推动YX力或许会减少，但总的结果是吸收效果变好，y2减小。（3）、进口浓度x2x2降低，使塔顶推动力增大，全塔推动力增大，有利于吸收。这里有两种情况应注意（1）当L/Vm。 气液两相在塔顶，接近平衡时，L增大，即L/V增大并不

3、能使Y2明显降低，这时降低笃是有效的。X，XX， XXXX 2 2 1 1 2 1 1(1)(L/V)m(L/V)Vm气相总体积吸收系数的测定由吸收速率方程 N =K AAY =K aV YA Y m Y 填料 m得 K a = aY V A Ym填料式中KYa气相总体积吸收系数，kmol/m3hN 吸收速率， kmol/h , 可由 N =V（Y-Y ）求算AA12VkmolB/h ，惰性气体流量，可有空气流量计读数经换算求得。PT V =V 测 ON | PT 0P T 1又 V=V j.测 P T 22.401. V = V0Nj PT 22.4 o式中V 转子流量计读数，m3/h。ON

4、P操作压力 kPa，P=大气压+表压=131.3kPa。大气压可近似取101.3kPaP为大气压（101.3kPa）。T1气体进口温度，K。T 0V填料为 273+20=293K， T =273K。0填料体积，m3。本实验中，塔径41X3,塔料充填高度为0.25m。.V =0.785D2Z=0.785X0.0352X0.25=2.4X 10-血3 填4、AY -mAY - AYAYm =12l AY ln iAY2气相平均推动力式中AY = Y - mX1 1 1m 为相平衡常数，可根据水的进出口的平均温度从实验附录中查得。X可由物料衡算式求得V (Y - Y ) = L(X - X )1 2

5、 1 2当 X=02 X = V (J i)1L式中 L 为 kmol/h可由水的转子流量计读数L (L/N)经换算而得N(kmol/h)。L10 -3 L P10 -3 L X1000 0 LL = n = n= 0.05556LM18N气相总体积吸收系数与V, L的关系根据双膜理论，在一定温度下= + K a k a k aYYXk a,k a分别为气膜，液膜吸收系数（Kmol/m3h）YX由文献可知k a = AVaYk a = BLbX显然 KYa 与液、气流量都有关，其关系可用下式表示K a = CV a LbY本实验用丙酮空气混合气以水作吸收剂，其液膜、气膜阻力均占一定比例，可以通

6、过实验测 得常数 C、a、b 的值。实验装置与流程：T414图示说明：（1）、空气压缩机；（2）、压力表；（3）、空气压缩机旁路阀（4）、空气压力调节阀；（5）、气动压力定值器；（6）、压力表；（7）、空气流量计；8）、丙酮汽化器；9）、空气加热器；10）、丙酮蒸汽空气混合器（ 11）、水预热器；12）、填料吸收塔；13）、水转子流量计；T、T2、T3、T4温度计；V 、 V 、 V 流量调节阀；4 6 、 10V、 V 、 V、 V、 V、 V 启闭阀3 5 7 8 9 11A1、 A2 气体进出口取样口； (二)设备规格型号装置大小：400X300X1800(1)填料吸收塔塔径直径X厚度(

7、mm)塔身高度(mm)填料名称填料层咼度(mm)填料尺寸(mm) 41X3500瓷质拉西环2506X6X1(2)恒压槽尺寸(mm)吸液管在槽中插入深度 300X4103703) 空气预热器加热功率： 0.5KW配电子调压器： 1 只4) 液体预热器加热功率： 0.4KW配电子调压器： 1 只5) 混合气体配制系统液体有效容积： 2.5L(6)流量计量空气转子流量计液体转子流量计型号流量范围(L/H)型号流量范围(L/H)LZJ-61001000LZB-4110( 7)空气压缩机型号Z-0.25/6排气量0.25m3/min,额定压力0.6Mpa用旁路阀门和气动压力定值器，使 压缩机包内空气压力

8、在0.050.1Mpa,送入吸收塔的空气压力一般恒定在0.03Mpa。( 8)成分分析气相成分用气相色谱仪分析气相色谱仪： GC9800T 型色谱数据处理机： 918型实验步骤实验前准备工作：将液体丙酮(CP级)用漏斗加入丙酮气化器，液位高度约为液位计高度的三分之二以上； 关阀V、开阀V向恒压水槽供水使其装满而不溢出为度，然后关阀V；355启动空气压缩机，调节压缩机包内空气压力在0.050.1Mpa时，打开V2,然后调节气动压力 定值器，使进入系统的压力恒定在 0.03Mpa；打开V，调节空气流量为300、500 L/H；4打开V，调节水流量3.0、5.0L/H；6室温大于15C时，空气不需要

9、加热，配制混合气体气相组成y在12%14%mol%左右；假如 室内温度偏低，可预热空气，使丫达到要求。要改变吸收剂温度来研究其对吸收过程的影响，则打开液体加热电子调节器，温度t335C 维持液封（阀vi0）确保气体不从塔地窜出；各仪表读数恒定5min以后即可记录气体进出塔温度T、T及水进出塔温度T、T,用510ml1234针筒取样分析yy2。（A1取样测人，A2取样测y2）注意取气样时要排气三次，第四次气 体作为气体样品。同一样品要分析23次，取其平均值。实验结束，断电、关压缩机排气阀v2,关v4、v6、v7。五、实验纪录日期室温 C大气压装置编号姓名学号一同组人_次数 项目、1234混合气流

10、量v （L /H）水流量ln（l/h）进气温度T1C出气温度T 2C进水温度T3C出水温度t4C塔底气相yi（质量%）塔顶气相y2（质量%）六、数据处理项目1234V(kmol/h)L(kmol/h)Y (kmolA/kmolB)Y (kmolA/ kmolB)2X (kmolA/ kmolS)AYm(kmolA/ kmolB)K a(kmol / m3 - h)Ye %计算举例（序号）七、实验结论八、讨论Yi5X2，V,t不变，分析L增大对KYa,的影响。Yi5X2，V,L不变，分析温度升高对KYa,的影响。九、附录，在常压下丙酮水溶液一空气系统平衡常数m。液相浓度x平衡常数 m10C20 C30 C40 C50 C0.010.8941.582.674.346.810.020.8881.512.473.935.980.030.8861.472.353.645.440.040.8551.412.223.425.11从数据上看出，平衡常数m随温度的变化较大，随组成的变化较小。可认为在浓度很低 时，m仅为温度的函数，服从亨利定律。