化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告吸收實(shí)驗(yàn)

1、姓名院專業(yè)班年月日實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 吸收實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師 一、實(shí)驗(yàn)名稱：吸收實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 學(xué)習(xí)填料塔的操作；2. 測(cè)定填料塔體積吸收系數(shù) KYa.三、實(shí)驗(yàn)原理：對(duì)填料吸收塔的要求，既希望它的傳質(zhì)效率高，又希望它的壓降低以省能耗。 但兩者往往是矛盾的，故面對(duì)一臺(tái)吸收塔應(yīng)摸索它的適宜操作條件。（一）、空塔氣速與填料層壓降關(guān)系氣體通過填料層壓降 P與填料特性及氣、液流量大小等有關(guān)，常通過實(shí)驗(yàn)測(cè)為一直線，其斜率約1.0 2,當(dāng)噴淋量為Li時(shí),uo為一折線,若噴淋量越大,若以空塔氣速uo m/s為橫坐標(biāo)，單位填料層壓降PmmH 20/m為縱坐標(biāo)，在Z雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪如圖2-2-7-1所示。當(dāng)液體噴淋量P

2、Lo=0時(shí)，可知U°關(guān)系一一P折線位置越向左移動(dòng)，圖中L2> Li。每條折線分為三個(gè)區(qū)段，值較小時(shí)為恒持ZPpp液區(qū)，U。關(guān)系曲線斜率與干塔的相同。值為中間時(shí)叫截液區(qū)，u。曲ZZZ線斜率大于2，持液區(qū)與截液區(qū)之間的轉(zhuǎn)折點(diǎn)叫截點(diǎn)pA。一匚值較大時(shí)叫液泛區(qū),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容Uo曲線斜率大于院專業(yè)班年月日指導(dǎo)教師10,截液區(qū)與液泛區(qū)之間的轉(zhuǎn)折點(diǎn)叫泛點(diǎn)B。在液泛區(qū)塔已無法操作。塔的最適宜操作條件是在截點(diǎn)與泛點(diǎn)之間，此時(shí)塔效率最高。冨旦圖 2-2-7-1填料塔層的Uo關(guān)系圖1X圖2-2-7-2吸收塔物料衡算（二）、吸收系數(shù)與吸收效率本實(shí)驗(yàn)用水吸收空氣與氨混合氣體中的氨，氨易溶于水，故此操作屬氣膜

3、控制。若氣相中氨的濃度較小，則氨溶于水后的氣液平衡關(guān)系可認(rèn)為符合亨利定律，吸收姓名院專業(yè)班年月日實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師 平均推動(dòng)力可用對(duì)數(shù)平均濃度差法進(jìn)行計(jì)算。其吸收速率方程可用下式表示:Na KYaHYm（ 1）式中：Na被吸收的氨量kmolNH 3/h；塔的截面積m2H填料層高度mYm氣相對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力KYa氣相體積吸收系數(shù) kmolNH 3/m3 h被吸收氨量的計(jì)算，對(duì)全塔進(jìn)行物料衡算（見圖 2-2-7-2 ）:Na V" Y2) L(X! X2)(2)式中：V空氣的流量kmol空氣/hL吸收劑（水）的流量 kmolH 20/hY1塔底氣相濃度kmolNH 3/kmol空氣丫2塔頂氣

4、相濃度kmolNH 3/kmol空氣X1, X2分別為塔底、塔頂液相濃度 kmolNH 3/kmolH 20由式（1）和式（2）聯(lián)解得：KYaV(Y 丫2)H Ym(3)為求得KYa必須先求出丫1、丫2和 Ym之值。1、Y1值的計(jì)算：(4)0.98V01式中：V01氨氣換算為標(biāo)態(tài)下的流量m3/hV02 空氣換算為標(biāo)態(tài)下的流量m 3/h丫1V02姓名院專業(yè)班年月日實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師 0.98 氨氣中含純 NH3分?jǐn)?shù) 對(duì)氨氣：(5)式中：Vi 氯氣流量計(jì)上的讀數(shù)m 3/hT。，P。一一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氨氣的溫度K和壓強(qiáng)mmHgTi，Pi氨氣流量計(jì)上標(biāo)明的溫度K和壓強(qiáng)mmHgT2，P2實(shí)驗(yàn)所用氨氣的溫度 K

5、和壓強(qiáng)mmHg0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氨氣的密度（-0.769kg/m3）02標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度（=1.293kg/m 3)對(duì)空氣:(6)式中：V2空氣流量計(jì)讀數(shù)m3/hT。，P。一一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的溫度K和壓強(qiáng)mmHgT3, P3空氣流量計(jì)上標(biāo)明的溫度K和壓強(qiáng)mmHgT4，P4實(shí)驗(yàn)所用空氣的溫度 K和壓強(qiáng)mmHgY1也可用取樣分析法確定（略）2、丫2值分析計(jì)算在吸收瓶內(nèi)注入濃度為 Ns的H2SO4Vsml，把塔頂尾氣通入吸收瓶中。設(shè)從吸收瓶出口的空氣體積為 V4ml時(shí)瓶內(nèi)H2SO4VS即被NH3中和完畢，那么進(jìn)入吸收瓶 的NH3體積Vo3可用下式計(jì)算：(7)Vo3 22.1NsVsml姓名院專業(yè)班年月

6、日實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師 通過吸收瓶空氣化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積為：To P5 V04 V4mlP0 T5式中：V4通過吸收瓶空氣體積 ml，由濕式氣量計(jì)讀取T。，P。一一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的溫度K和壓強(qiáng)mmHgT5, P5通過吸收瓶后空氣的溫度K和壓強(qiáng)mmHg故塔頂氣相濃度為：Y2 V03 V043、塔底XiY*i的確定由式(2)知：X1 V(Y1 Y2) X2，若 X2=0,則得：(8)(9)(10)X1值亦可從塔底取氨水分析而得。設(shè)取氨水VN'ml，用濃度為 Ns'的 H2SO4V Xi -(Yi Y2)來滴定，中和后用量為Vs'ml，則:Xi0.018Ns%'Vn'

7、;(11)又根據(jù)亨利定律知，與塔底 X1成平衡的氣相濃度 Y1*為:ex(12)式中：P塔底操作壓強(qiáng)絕對(duì)大氣壓(atm)E亨利系數(shù)大氣壓，可查下表取得：姓名院專業(yè)班年月日實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師 液相濃度5%以下的E值表 227-1t (C)01020253040E （大氣壓）0.2930.5020.7780.9471.251.94或用下式計(jì)算:(13)E 0.31143 1.047t4、塔頂?shù)腦2Y 2*的確定因用水為吸收劑，故 X2=0，所以丫2*=05、吸收平均推動(dòng)力厶YmYm(¥丫1 ) 丫2.丫1 丫1In丫2(14)6、吸收效率“專2 100%(15)四、實(shí)驗(yàn)流程簡介：吸收裝置如

8、圖2-2-7-3所示，塔徑為110（ mm），塔內(nèi)填料有一套為塑料階梯環(huán)， 其它為瓷拉西環(huán)，均為亂堆。填料層高為600 700 （ mm）（請(qǐng)自量準(zhǔn)確）。氨氣由氨瓶1頂部針形閥放出，經(jīng)減壓閥2到達(dá)緩沖缺罐3，用閥4調(diào)節(jié)流量，經(jīng)溫度計(jì)23,表壓計(jì)5和流量計(jì)6分別測(cè)量溫度、壓力和流量后到達(dá)混合管?？諝饨?jīng)風(fēng)機(jī)7壓送至緩沖罐9，由旁路閥8和調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)風(fēng)量，經(jīng)溫度計(jì) 23,表壓計(jì)10和流 量計(jì)12分別測(cè)量溫度、壓力和流量后到達(dá)混合管與氨氣混合，后被送進(jìn)吸收塔13的下部，通過填料層縫隙向上流動(dòng)。吸收劑（水）由閥16調(diào)節(jié)，經(jīng)流量計(jì)17測(cè)定流量后從塔頂噴灑而下。在填料層內(nèi)，下流的水滴與上流的混合氣接觸，氨

9、被水吸姓名院專業(yè)班 年月日 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師收變氨水從塔底排出，氨水溫度由溫度計(jì) 23測(cè)定，塔頂表壓和填料層壓降由壓差計(jì) 14和15測(cè)定。從塔頂排出含有微量氨的空氣成為尾氣從閥18排出大氣中，分析尾氣含氨量是用旋塞19取樣，先從三角瓶20除去水分，后經(jīng)吸收瓶 21分析氨，氣量 計(jì)22計(jì)量取出空氣量。五、實(shí)驗(yàn)方法：（一）測(cè)壓降與空塔氣速步驟1、測(cè)定干塔壓降（1）打開旁路閥8，關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥11,啟動(dòng)風(fēng)機(jī)7,慢慢打開閥11使風(fēng) 量由零至最大，同時(shí)觀察壓差計(jì)15的讀數(shù)變化。（2）從流量計(jì)12的量程范圍擬定68組讀數(shù)。調(diào)節(jié)風(fēng)量由大至小，同時(shí)讀取 空氣流量及塔壓降值。2、測(cè)定濕塔壓降（1） 把風(fēng)量開

10、至最大，慢慢打開閥16使水從塔頂噴淋而下，觀察填料層上的 液泛情況及壓差計(jì)15的讀數(shù)變化。（2） 調(diào)節(jié)風(fēng)量水量使液泛層高度2030mm左右，記下水流量及壓差計(jì)讀數(shù)。（3） 保持水量不變，調(diào)節(jié)風(fēng)量由大至小，測(cè)取68組風(fēng)量及塔壓降讀數(shù)。最后，讀取氣溫、水溫及填料層高度，記下塔內(nèi)徑數(shù)值。（二）測(cè)吸收系數(shù)步驟1、 全開旁路閥8，關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥11,啟動(dòng)風(fēng)機(jī)7，慢慢打開閥11使風(fēng)量 由零至最大，同時(shí)觀察壓差計(jì)15的讀數(shù)變化。2、在吸收瓶內(nèi)置入已知濃度的 H2SO41ml及2滴甲基紅，加適量蒸餾水搖勻后裝于尾氣分析管路上。關(guān)閉取樣旋塞19,記下濕式氣量計(jì)原始讀數(shù)。姓名院專業(yè)班 年月日 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師

11、3、將水流量計(jì)17及空氣流量計(jì)12 （采用旁路調(diào)節(jié)法）調(diào)到指定讀數(shù)。4、 關(guān)閉氨氣緩沖罐上的氨氣流量調(diào)節(jié)閥4,松開減壓閥旋鈕，打開氨瓶上的總閥，然后，慢慢擰緊減壓閥旋鈕把氨氣引進(jìn)緩沖罐3,待罐上壓力表讀數(shù)達(dá) 0.05MP左右時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)減壓閥旋鈕，慢慢打開調(diào)節(jié)閥4，把氨氣送進(jìn)混合管。5、待塔的操作穩(wěn)定后（不液泛，不干塔，各儀表讀數(shù)穩(wěn)定），記錄各儀表讀數(shù)， 同時(shí)進(jìn)行塔頂尾氣分析。6、 尾氣分析方法是打開取樣旋塞19,使尾氣成泡狀通過吸收瓶液層，至瓶內(nèi)液體的紅色變淡黃色為止，即關(guān)閉旋塞，記下氣量計(jì)讀數(shù)。（8分）7、保持空氣和水流量不變，改變氨氣流量，重復(fù)上述操作一次。&實(shí)驗(yàn)完畢，先關(guān)氨瓶上

12、的總閥，待氨氣緩沖罐上壓力表讀數(shù)為0后，再關(guān)閉氨氣緩沖罐上的氨氣流量調(diào)節(jié)閥4,然后，全開旁路閥8,同時(shí)關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥11,最后停風(fēng)機(jī)和關(guān)水閥，清洗吸收瓶。姓名院專業(yè)班年月日實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師 1、氨瓶2、減壓閥3、氨緩沖罐4、氨氣調(diào)節(jié)閥5、氨表壓計(jì)6、氨轉(zhuǎn)子流量計(jì) 7、葉氏風(fēng)機(jī)8、空氣旁路閥9、空氣緩沖罐 10、空氣表壓計(jì)11、空氣調(diào)節(jié)閥 12、空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)15、塔壓降壓差計(jì) 16、水調(diào)節(jié)閥19、取樣旋塞20、分離水三角瓶23、溫度計(jì)圖 2-2-7-313、吸收塔14、塔頂表壓計(jì)17、水轉(zhuǎn)子流量計(jì)18、尾氣調(diào)節(jié)閥21、吸收瓶22、濕式氣量計(jì)吸收裝置流程圖六、原始數(shù)據(jù)記錄表:（見下頁）姓名院

13、專業(yè)班年月日實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師 七、數(shù)據(jù)處理表:Voi0.3670.367V029.4609.441V030.1940.194V045819.30813723.371Yi0.03800.0381丫20.00003340.0000142Xi0.003050.00204P1.2321.234Yi0.001930.00128Ym0.005160.0046899.912%99.963%KYa501.128554.192Na0.01690.0170姓名院專業(yè)班年月日實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師 八、舉例計(jì)算:以第一組數(shù)據(jù)為例計(jì)算:因?yàn)閂0401T1T。 R R4P0 . T3 T410NS 0.0088、VS22.1

14、NsVs22.10.32737601，所以V4 P0 T562802731.293760. 0.7690.0088 12737600.98V010.98 0.367V029.460293 793 城7760 783.5293 2949.4607612950.1940.03805819.308丫2V 03V040.1940.00003345819.308X1V222.41000100.446、100022.4水 1005.556，所以18 18>1Pa 10.778，所以丫2)0.4465.5561P Pb1 -20.03800.00003340.00305竺衛(wèi)迺1.232761761姓名

15、院專業(yè)班年月日實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師 丫1PX10778 0.003050.001931.232Ym(Y1Y ) 丫2ln*O.。380 O.O。193O.。0003340.00516in。0380 °.001930.0000334KYa% 丫2丫11D2V(Yi100%0.03800.0000334 仙0.038099.912%21 110 -3.14410000.009500.4460.03800.0000334HYm0.00950 -690 0.005161000501.128Na V(Y1 Y2)0.4460.03800.00003340.0169同理，課求得其它組數(shù)據(jù)。九、討論：

16、1、吸收實(shí)驗(yàn)中，設(shè)備沒有啟動(dòng)時(shí)U形管壓差計(jì)兩液面不平，可能是什么原因，如何調(diào)平？答：原因可能有以下幾個(gè)：U形管兩臂液面到與設(shè)備相接點(diǎn)之間的管路內(nèi)有水；塔底小液體緩沖罐里面積水；塔內(nèi)積水；U形管不干凈。 對(duì)應(yīng)的解決方法如下：拆開U形管上方乳膠管，以洗耳球吹除管內(nèi)的水；打開塔底排液閥放掉塔內(nèi)積水；打開緩沖罐下面的小球閥，放掉其中積水；拆除U形管，以鉻酸洗液洗凈。姓名院專業(yè)班 年月日 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)教師2、影響吸收操作穩(wěn)定性的因素有哪些？答：影響吸收操作穩(wěn)定性的因素有：空氣的流速、氨氣的壓強(qiáng)和吸收劑（水）的流率以及溫度。3、吸收實(shí)驗(yàn)中，塔底液封液面應(yīng)保持在什么位置？為什么？答：塔底液封液面應(yīng)控制在液位計(jì)觀察管底端到塔底氣體進(jìn)口之間，保證液面可見。如果液面不可見（低于觀察管底端）不能確保液封存在，可能造成氣體短路 而從塔底直接排出；如果超過進(jìn)氣管，壓差計(jì)讀數(shù)將偏高，壓力表指針將跳動(dòng)，吸 收傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算結(jié)果將偏高。4、從傳質(zhì)推動(dòng)力和傳質(zhì)阻力兩方面分析吸收劑流量和吸收劑溫度對(duì)吸收過程的影響答：改變吸收劑用量是對(duì)吸收過程進(jìn)行調(diào)節(jié)的最常用的方法，當(dāng)氣體流率不變時(shí)，增加吸收劑流率，吸收速率增加，溶質(zhì)吸收量增