吸收系數(shù)的測定-

汲取系數(shù)的測定一、實訓(xùn)目的了解填料汲取裝置的基本流程及設(shè)備結(jié)構(gòu)；掌握汲取系數(shù)的測定方法；了解空塔氣速和噴淋密度對總汲取系數(shù)的影響；了解氣體空塔流速與壓強(qiáng)降的關(guān)系。二、基本原理依據(jù)傳質(zhì)速率方程：即；所以；通過實驗分別測定和計算〔單位時間汲取的組分量〕、〔氣液兩相接觸面積〕、〔平均傳質(zhì)推動力〕的值，便可代入上式計算得汲取系數(shù)的值。單位時間汲取的組分量G〔Kmol/h〕上式中：V(惰性氣體流量)用空氣轉(zhuǎn)子流量計來測定；Y1(進(jìn)塔氣體組成)可通過測定進(jìn)塔時氨及空氣流量來計算得到；Y2(出塔氣體組成)采納化學(xué)法進(jìn)行尾氣分析測定和計算得到。氣液兩相接觸面積F(m2)上式中：V—填料的總體積(m3)Z—填料層高度(m)D—汲取塔的內(nèi)徑(m)a—有效比表面積(m2/m3)式中：at—干填料的比表面積(m2/m3)η—填料的表面效率，可依據(jù)最小潤濕分率查圖表〔參看教材〕最小潤濕分率=式中：填料的最小潤濕分率=3/m2.h(規(guī)定的最少潤濕率)操作的潤濕率=W/at(m3/m2.h)式中：W—噴淋密度，每小時每平方米塔截面上的噴淋的液體量。平均傳質(zhì)推動力本實驗的汲取過程處于平衡線是直線的狀況下，所以可用對數(shù)平均推動力法計算。上式中：P=大氣壓+塔頂表壓+1/2塔內(nèi)壓差液相濃度5%以下時亨利系數(shù)與溫度的關(guān)系：溫度〔oC〕01020253040E(atm)本實驗中：X1由公式計算，其中：X2=0轉(zhuǎn)子流量計的計算公式：1〕實驗中用的空氣轉(zhuǎn)子流量計是以20oC,1atm的空氣為介質(zhì)來標(biāo)定刻度的，如果工作介質(zhì)不是該狀態(tài)下的空氣，可用下式來換算刻度指示值：2〕如果還需要將Q值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)〔0oC,1atm〕下的體積Q,則代入下式計算：3〕如果測定的是其它氣體，而且是非20oC,1atm狀態(tài)空氣下則代入下式計算：4〕如果還需要將Q值換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的值：上式中：分別表示20oC,1atm狀態(tài)下標(biāo)定氣體和被測氣體的密度。5、尾氣分析法計算Y2以稀硫酸〔0.02N〕為指示液，酚酞為指示液，將經(jīng)計量的尾氣通入裝有紅色的汲取液〔稀硫酸和酚酞〕的汲取瓶中，汲取液和尾氣中的氨反應(yīng)當(dāng)達(dá)到終點時，汲取液變?yōu)榧t色，馬上關(guān)閉氣體進(jìn)口考克，記錄尾氣進(jìn)入量，并依據(jù)硫酸的濃度先將濕式氣體流量計口讀得的空氣流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量V0：〔V－空氣流量讀數(shù)〕氨的體積：SNS(VS－硫酸溶液的體積ml;NS－硫酸溶液的當(dāng)量濃度N毫克當(dāng)量/毫升)最后：三、實訓(xùn)裝置及流程如圖為汲取實訓(xùn)設(shè)備流程圖。空氣由風(fēng)機(jī)1供給，閥2用于調(diào)節(jié)空氣流量〔放空法〕。在氣管中空氣與氨混合入塔，經(jīng)汲取后排出，出口處有尾氣調(diào)壓閥9，這個閥在不同的流量下能自動維持一定的尾氣壓力，作為尾氣通過分析器的推動力。水經(jīng)總閥15進(jìn)入水過濾減壓器16，經(jīng)調(diào)解器17及流量計18入塔。氨氣由氨瓶23供給，開啟氨瓶閥24，氨氣即進(jìn)入自動減壓閥25中，這法能自動將輸出氨氣壓力穩(wěn)定在范圍內(nèi)，氨壓力表26指示氨瓶內(nèi)部壓力，而氨壓力表27則指示減壓后的壓力。為了確保安全，緩沖罐上還裝有安全閥29，以確保進(jìn)入實驗系統(tǒng)的氨壓不超過安全同意規(guī)定值〔/m2〕,安全閥的排出口用塑料管引到室外。為了測量塔內(nèi)壓力和填料層壓力降，裝有表壓計20和壓差計19。此外，還有大氣壓力計測量大氣壓力。1—風(fēng)機(jī)2—空氣調(diào)節(jié)閥3—油分開器4—空氣流量計5—填料塔6—柵板7—排液管8—蓮蓬頭9—尾氣調(diào)節(jié)閥10—尾氣取樣管11—穩(wěn)壓瓶12—旋塞13—汲取盒14—濕式氣體流量計15—總閥16—水過濾減壓閥17—水調(diào)節(jié)閥18—水流量計19—壓差計20—塔頂表壓計21—表壓計22—溫度計23—氨瓶24—氨瓶閥25—氨自動減壓閥26—氨壓力表27—氨壓力表28—緩沖罐29—膜式安全閥30—轉(zhuǎn)子流量計31—表壓計32—空氣進(jìn)口閥四、實訓(xùn)步驟1、填料塔流體力學(xué)測定操作1〕這項操作不要開動氨氣系統(tǒng)，僅用水對空氣進(jìn)行操作即可。2〕可以先開動供水系統(tǒng)。開動供水系統(tǒng)中的濾水器時，要注意首先打開出口端閥門才慢慢打開進(jìn)水閥，如果在出口端閥門關(guān)閉的狀況下開進(jìn)水閥，濾水器就可能超壓。3〕開動空氣系統(tǒng)。開動時要首先全開葉氏分機(jī)的旁通閥，然后再啟動葉氏風(fēng)機(jī)，否則風(fēng)機(jī)一開動，系統(tǒng)內(nèi)氣速突然上升可能碰壞空氣轉(zhuǎn)子流量計。風(fēng)機(jī)啟動后再用關(guān)小旁路閥的辦法調(diào)節(jié)空氣流量。同樣道理，實驗完畢要停機(jī)時，也要全開旁通閥，待轉(zhuǎn)子降下來以后在停機(jī)，如果突然停機(jī)，氣流突然停止，轉(zhuǎn)子就會猛然掉下，打壞流量計。4〕一般總是慢慢加大氣速到接近液泛，測定每一間隔氣速下的填料壓降。5〕正式測定是固定某一噴淋量，測定每一間隔下的填料壓降。2、傳質(zhì)系數(shù)的測定：1〕事先確定好操作條件〔如氮氣流量、空氣流量、噴淋量〕，準(zhǔn)備好尾氣分析氣，開動水系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)，一切準(zhǔn)備就緒后再開動氨氣系統(tǒng)。實驗完畢立即關(guān)閉氨氣系統(tǒng)，以盡可能節(jié)約氨氣。水系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)的開動和關(guān)閉方法同上。/厘米2時即可停止。然后用轉(zhuǎn)子流量計前的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氨氣流量，便可正常使用。關(guān)閉氨氣系統(tǒng)的步驟和開動步驟相反。3〕尾氣分析器的操作：尾氣分析儀用取樣管3、汲取管8、濕式氣體流量計等組成，在汲取管中裝入一定濃度一定體積的稀硫酸作為汲取液并加入指示劑〔甲基紅〕，當(dāng)被分析的尾氣樣品通過汲取管后，尾氣中的氨被硫酸汲取，其余部分〔空氣〕由濕式氣體流量計計量。由于加入的硫酸數(shù)量和濃度是已知量，所以被汲取的氨量便可計算出來。濕式氣體流量計所計量的空氣量可以反映出尾氣濃度，空氣量越大表示濃度越低。分析操作開始時先紀(jì)錄濕式氣體流量計的初始值，然后開啟閥5讓尾氣通過取樣管并觀察汲取液的顏色〔汲取管是透明的，可以看清汲取液的顏色〕，當(dāng)汲取液剛改變顏色〔由紅變黃〕時，表示汲取到達(dá)終點，應(yīng)馬上關(guān)閉閥門5，讀取濕式氣體流量計終示值。操作是要注意控制閥5的開度，使尾氣成單個氣泡連綿不斷進(jìn)入汲取管，如果開度過大，氣泡成大氣團(tuán)通過則汲取不完全，開度過小，則拖延分析時間。尾氣濃度計算參看基本原理。附：數(shù)據(jù)整理過程示例：〔一、〕、求空氣流量：Q=19m3/hTO=273KPOP1=760mmHgP2T1=273+20=293KT2=273+16=289K(二)、求氨氣流量：Q=3/hTO=273KT1=293KT2=289KPO=760mmHgP1P23/h(三)、計算Y1(四)、計算Y2(五)、計算G:(六)、計算：D=aT=403m2/m3z=操作潤濕率=w/a=6.317/403=0.0157(m2/h)查教材上填料得表面效率和最小潤濕率關(guān)系圖得：15OC時：〔七〕、求KY：五、數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果處理汲取系數(shù)的測定混合氣組成：氨、空氣汲取劑：水填料：名稱：拉西環(huán)規(guī)格：12*13*個數(shù)：3750個比表面積：m2/m3堆積形式：亂堆填料層高度：815mm汲取塔內(nèi)徑：110mm數(shù)據(jù)紀(jì)錄表：序號項目例1234空氣流量計示值m3/h計前表壓mmHg溫度OC氨氣計前表壓mmHg溫度OC16水計量計示值m3/h60×10-3溫度OC尾氣流量計示值m3/h硫酸體積ml1硫酸濃度〔N〕溫度OC壓強(qiáng)大氣壓〔mmHg〕720塔頂表壓(cmH2O)塔內(nèi)壓強(qiáng)(cmH2O)汲取組分量G〔kmol/h〕噴淋密度W(m3/m2.h)填料表面效率接觸面積F(m2)Y1Y2YmK