化工原理吸收實驗報告

1、化工原理吸收實驗報告Revised on November 25, 2020一、實驗目的1 了解填料塔的一般結(jié)構(gòu)及吸收操作的流程。2觀察填料塔流體力學狀況，測定壓降與氣速的關(guān)系曲線。3掌握總傳質(zhì)系數(shù)Kxa的測定方法并分析其影響因素°4學習氣液連續(xù)接觸式填料塔，利用傳質(zhì)速率方程處理傳質(zhì)問題的方法。二、實驗原理本實驗先用吸收柱將水吸收純氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔 再用空氣進行解吸，實驗需測定不同液量和氣量下的解吸總傳質(zhì)系數(shù)Kxa,并 進行關(guān)聯(lián)，得Kxa=ALaVb的關(guān)聯(lián)式。同時對不同填料的傳質(zhì)效果及流體力學性能進行比較。1 填料塔流體力學特性氣體通過干填料層時，流體流動引起的

2、壓降和湍流流動引起的壓降規(guī)律相 致。在雙對數(shù)坐標系中AP/Z對G '作圖得到一條斜率為 2的直線（圖1中 的aa線）。而有噴淋量時，在低氣速時（c點以前）壓降也比例于氣速的2 次鬲，但大于同一氣速下干填料的壓降（圖中be段）。隨氣速増加，出現(xiàn)載點 （圖中c點），持液量開始増大。圖中不難看出載點的位置不是十分明確，說 明汽液兩相流動的相互影響開始出現(xiàn)。壓降氣速線向上彎曲，斜率變徒（圖中cd段）。當氣體増至液泛點（圖中d點，實驗中可以目測出）后在幾乎不變的氣速下，壓降急劇卜舁A2傳質(zhì)實驗填料塔與板式塔 填料有效濕表面上7 有：傳質(zhì)系數(shù)法、，本實驗對富氧水從亨利定律，可用:式：淚傳質(zhì)主要是在

3、£,其計算方法Igu2液兩相平衡服勺。得速率方程相關(guān)的填料層高度的基本計算式為:“f d dx其中.皿上XI-X2Ax”？Hol =LKg由于氧氣為難溶氣體，在水中的溶解度很小，因此傳質(zhì)阻力幾乎全部集中 于液膜中，即Kx=kxo由于屬液膜控制過程，所以要提高總傳質(zhì)系數(shù)Kxa,應 增大液相的湍動程度。在y-x圖中，解吸過程的操作線在平衡系下方，在實驗是一條平行于橫坐 標的水平線（因氧在水中濃度很?。Ｈ?、實驗裝置流程1基本數(shù)據(jù)解吸塔徑吸收塔徑填料層高度（陶瓷拉西環(huán)、陶瓷波紋板、金 屬波紋網(wǎng)填料）和（金屬8環(huán)）。表1填料參數(shù)瓷拉西環(huán)金屬8環(huán)12xl2xmm10x1 Ox mmat=403

4、m2/ m3at5401m1s=0.764 m3/ m38at/s=903m2/ m32實驗流程圖2是氧氣吸收解吸裝置流程圖。氧氣由氧氣鋼瓶供給，經(jīng)減壓閥2進 入氧氣緩沖罐4,穩(wěn)壓，為確保安全，緩沖罐上裝有安全閥6,由閥7調(diào)節(jié) 氧氣流量，并經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計8計量，進入吸收塔9,與水并流吸收。富氧水 經(jīng)管道在解吸塔的頂部噴淋?？諝庥娠L機13供給，經(jīng)緩沖罐14,由閥16 調(diào)節(jié)流量經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計17計量，通入解吸塔，貧氧水從塔底經(jīng)平衡罐19排 出。自來水經(jīng)調(diào)節(jié)閥10,由轉(zhuǎn)子流量計17計量進入吸收塔。由于氣體流量與氣體狀態(tài)有關(guān)，所以每個氣體流量計前均有表壓計和溫 度計?？諝饬髁壳把b有計前表壓計23。為了測量

5、填料層壓降，解析塔裝有 壓差計22。在解析塔入口采出閥12,用于采集入口水樣，出口水樣在塔底排液平 衡罐上采出閥20取樣。兩水樣液相濃度由9070型測氧儀測得。四、實驗步驟及注意事項1. 填料塔的流體力學性能測定(1) 熟悉實驗流程。(2) 裝置上電，儀表電源上電，打開風機電源開關(guān)。(3) 測定干塔填料塔的壓降，即在進水閥1關(guān)閉時，打開進氣閥2并調(diào)節(jié)流 量，分別讀取對應流量下的壓降值，注意塔底液位調(diào)節(jié)閥6要關(guān)閉，否 氣體會走短路，尾氣放空閥4全開。(4) 測定濕填料壓降 測定前要進行預液泛，使填料表面充分潤濕。 固定水在某一噴淋量下，改變空氣流量，測定填料塔壓降，測取810 組數(shù)據(jù)。 實驗接近

6、液泛時，進塔氣體的增加量要減小，否則圖中泛點不容易找 至IJ。密切觀察填料表面氣液接觸狀況，并注意填料層壓降變化幅度， 務必讓各參數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)據(jù)，液泛后填料層壓降在兒乎不變氣速下 明顯上升，務必要掌握這個特點。稍稍增加氣量，再取一、二個點即 可。注意不要使氣速過分超過泛點，避免沖破和沖跑填料。(5) 注意空氣轉(zhuǎn)自流量計的調(diào)節(jié)閥要緩緩開啟和關(guān)閉，以免撞破玻璃管。2填料塔的吸收傳質(zhì)性能測定(1) 打開氧氣鋼瓶總閥，并緩慢調(diào)節(jié)鋼瓶的減壓閥(注意減壓閥的開關(guān)方 向與普通閥門的開關(guān)方向相反，順時針為開，逆時針為關(guān))，氧氣減 壓后進入緩沖罐，罐內(nèi)壓力保持-MPa,不要過高，并注意減壓閥使 用方法。為防止

7、水倒灌進入氧氣轉(zhuǎn)子流量計中，開水錢要關(guān)閉防倒灌 閥24,或先通入氧氣后通水。(2) 傳質(zhì)實驗操作條件選取水噴淋密度1015m3/m2*h,空塔氣速m/s氧氣入塔流量為-m3/h,適當調(diào)節(jié)氧氣流量，使吸收后的富氧水濃度控制在Wppm。(3) 塔頂和塔底液相氧濃度測定：分別從塔頂與塔底取出富氧水和貧氧水，用測氧儀分析各自氧的含 量。(測氧儀的使用見附錄)(4) 實驗完畢，關(guān)閉氧氣時，務必先關(guān)氧氣鋼瓶總閥，然后才能關(guān)閉減壓閥2及調(diào)節(jié)閥8。檢查總電源幾各管路閥門，確實安全后方可離開。五、實驗數(shù)據(jù)(附頁)標準狀態(tài)：Tf20C° P：=濕物料流體力學性能測定數(shù)據(jù)(水流量恒為150L/h)六、實驗

8、數(shù)據(jù)處理序號空氣溫 度 t2/c°空氣流量Vi/(m3/h)空氣的壓強Pz/Pa壓降A(chǔ)P/Pa壓差計讀數(shù)壓差壓差計讀數(shù)壓差142085102010651975199318282120980114020601985753122185920126523452165180416226084514152490220029052023707351635275022505006242495615188029002320580728267046022102950249046083228702502620300025005001 填料塔的流體力學性能測定組號空氣流Wm'/h空氣流V2m3/h

9、u(m/s)lgulg A611520624728832以第一組數(shù)據(jù)為例：使用狀態(tài)下的空氣流量V2V2=V1*P1*T2/(P2*T1)VI 空氣轉(zhuǎn)子流量計示值m7h Pi標定狀態(tài)下空氣的溫度和壓強KKPaCP使用狀態(tài)下空氣的溫度和壓強KKPaV2=V*Pi*T2/(P2*Ti)=4*=hV2=1/4x7tx d xu d=O.lm 可得：u= m/slgu=l31 m/s lg AP=lgl8=填料塔層降和空塔氣速關(guān)系圖2傳質(zhì)實驗：水流量LL/h填料層壓降Pa富氧水含量 mg/L貧氧水含量 mg/L水溫c°1502301220水溫為20C。時，可查得：水的

10、密度為m3可求得：xi=12mg/L=x IO6 x2=L=x 10'61. 單位時間氧解吸量GaL=370 L/h=150x-rl8=hGa=L (xi-X2)=x (x 10-6-3.66x10-6) =x 10'5 kmol/h2. 對數(shù)平均濃度差AXm氧氣在不同溫度下的亨利系數(shù)E可用下式求?。篍= (xlO-5t2+) xlO6 (KPa)=(X10-5X+X+ XlO6=xlO7KPaP二大氣壓+1/2 (填料層壓差)=+l/2x=m=E/P=xlO7/=xlO5進塔氣相濃度y2,出塔氣相濃度yi yi=y2=xT=x2*= y2/m= x 10、=x 10'

11、°代入數(shù)據(jù)、v m(x，F(xiàn)w : AXm=x 小廠10-63液相總體積x2 xz傳質(zhì)系數(shù)Kxa (Kmol/(m3 h)Kxa= Ga/(VpxAXm) = Ga/(1/4x7cx dxHxAXm)=xl0-5/(l/4xxxxxl0-6)=(m3h)4.液相總傳質(zhì)單元高度HoL(m)Hol= (x l/4xx=Kxa*G七、結(jié)果分析與討論由上圖看出本次實驗前幾組比較正確，后幾組就不那么準確了。誤差存在的可能原因是：1、與氧氣的接觸時間不夠，吸氧不充分。2、實驗儀器本身就存在一定的系統(tǒng)誤差。3、在讀數(shù)時，數(shù)據(jù)變化較快，無法精確讀取。4、計算過程中小數(shù)點的取舍，也可能導致結(jié)果有一定的偏差。5、后幾組流量的變化太小，導致作圖時點都聚在了一個地方。八、思考題解答1填料塔在一定噴淋量時，氣相負荷應控制在那個范圍內(nèi)進行操作答：水噴淋的密度取1015m3/m2-h,空塔氣速則維持在m/s左右，氧氣流 量為m'/s左右。2.通過實驗觀察，填料塔的液泛首先從哪一部位開始答：液泛由塔底開始。直徑一定的塔，可供氣、液兩相自由流