一、 实验名称: 吸收实验 二、实验目得：

　1、学习填料塔得操作; 2、 测定填料塔体积吸收系数 K Ｙ a、 三、实验原理：

　对填料吸收塔得要求，既希望它得传质效率高，又希望它得压降低以省能耗。但两者往往就是矛盾得，故面对一台吸收塔应摸索它得适宜操作条件。

　(一）、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△P 与填料特性及气、液流量大小等有关,常通过实验测定。

　若以空塔气速[ｍ/ｓ]为横坐标，单位填料层压降[mmH 2 0／ｍ］为纵坐标,在双对数坐标纸上标绘如图２—２-7-1所示。当液体喷淋量L ０ =0时,可知~关系为一直线，其斜率约 1、0—２,当喷淋量为 L 1 时，~为一折线，若喷淋量越大，折线位置越向左移动,图中 L 2 >L 1 .每条折线分为三个区段，值较小时为恒持液区,~关系曲线斜率与干塔得相同。值为中间时叫截液区，~曲线斜率大于 2,持液区与截液区之间得转折点叫截点 A。值较大时叫液泛区，~曲线斜率大于 10,截液区与液泛区之间得转折点叫泛点 B。在液泛区塔已无法操作。塔得最适宜操作条件就是在截点与泛点之间,此时塔效率最高。

　图 2—2-７－1

　 填料塔层得~关系图

　 图 2—2—７-2

　 吸收塔物料衡算

　(二）、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中得氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制.若气相中氨得浓度较小，则氨溶于水后得气液平衡关系可认为符合亨利定律,吸收平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示:

　 (1) 式中:N Ａ ——被吸收得氨量[kｍoｌＮH 3 /h]; -—塔得截面积[m２ ］ H——填料层高度［m] Y ｍ -－气相对数平均推动力 K Y ａ--气相体积吸收系数[kmｏlNH 3 /m３ ·h］ 被吸收氨量得计算，对全塔进行物料衡算(见图 2-2—7-2）:

　 （2）

　式中:Ｖ——空气得流量[kmol 空气/h] L-—吸收剂(水)得流量[ｋmoｌH ２ ０/h] Y １ -—塔底气相浓度[kｍolNH ３ /kmol 空气] Y ２ ——塔顶气相浓度［kｍｏlNH 3 /ｋmol 空气] X １ ，Ｘ 2 -—分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolＮH 3 ／ｋmolＨ 2 0] 由式(1)与式(2)联解得：

　(3) 为求得 K Y ａ必须先求出 Y １ 、Y 2 与 Y m 之值. 1、Y 1 值得计算：

　(4）

　式中：V 0 １ --氨气换算为标态下得流量[ｍ 3 /h］ V ０ 2 ——空气换算为标态下得流量［ｍ 3 /h］ 0、98——氨气中含纯 NH 3 分数 对氨气:

　(５）

　式中：Ｖ 1 ——氯气流量计上得读数[m３ /ｈ] T。，P。——标准状态下氨气得温度[K]与压强［ｍmHg] T 1 ,P 1 ——氨气流量计上标明得温度[K]与压强[mmHg］ Ｔ 2 ,P ２ ——实验所用氨气得温度［Ｋ］与压强［mｍHg］ ——标准状态下氨气得密度(＝0。769kg/m 3 ) —－标准状态下空气得密度(=１.293ｋg/m 3 ）

　对空气:

　（６) 式中：V ２ ——空气流量计读数[m 3 /h] T。,P。——标准状态下空气得温度[Ｋ］与压强［ｍmHｇ] T 3 ,P ３ ——空气流量计上标明得温度[K]与压强［mｍHg] Ｔ 4 ,P 4 ——实验所用空气得温度［K]与压强［mmHg］ Y 1 也可用取样分析法确定（略). ２、Y 2 值分析计算 在吸收瓶内注入浓度为 N Ｓ 得Ｈ 2 SO ４ Ｖ S [mｌ]，把塔顶尾气通入吸收瓶中。设从吸收瓶出口得空气体积为 V 4 ［ml]时瓶内 H 2 SＯ 4 Ｖｓ即被 NH ３ 中与完毕,那么进入吸收瓶得 NH 3 体积 V ｏ３ 可用下式计算:

　 (７）

　通过吸收瓶空气化为标准状态体积为:

　 （8）

　式中：V 4 —-通过吸收瓶空气体积[ｍl],由湿式气量计读取 Ｔ。,P.-—标准状态下空气得温度[K]与压强［mmＨg］ Ｔ 5 ,P 5 ——通过吸收瓶后空气得温度[K］与压强[mｍHｇ］ 故塔顶气相浓度为:

　(9) 3、塔底Ｘ 1 ~Y* 1 得确定 由式(2）知: ,若 X 2 =0,则得:

　(10) X １ 值亦可从塔底取氨水分析而得。设取氨水 V N `［ml]，用浓度为 N S `得 H 2 SO 4来滴定，中与后用量为 V S ｀[ml]，则:

　(11) 又根据亨利定律知,与塔底Ｘ １ 成平衡得气相浓度 Y 1 *为:

　 (1２）

　式中：P—-塔底操作压强绝对大气压(atm) E——亨利系数大气压,可查下表取得: 液相浓度５% 以下得 得 E 值 表２-2—7—1 t(℃)

　 E（大气压) ０、２９3 ０、502 0、778 0、９4７ １、２5 1、94 或用下式计算:

　 （13) 4、塔顶得 X 2 ~Ｙ 2 *得确定 因用水为吸收剂，故 X 2 ＝0 ,所以Ｙ 2 ＊=0 5、 吸收平均推动力ΔY m

　（14) 6、吸收效率η

　（1５)

　四、实验流程简介: 吸收装置如图 2-2-7－3 所示,塔径为 110(mｍ)，塔内填料有一套为塑料阶梯环，其它为瓷拉西环,均为乱堆．填料层高为６00－7０0（mm）(请自量准确)。氨气由氨瓶 1 顶部针形阀放出，经减压阀２到达缓冲缺罐 3，用阀 4 调节流量，经温度计 23,表压计 5 与流量计 6 分别测量温度、压力与流量后到达混合管。空气经风机 7 压送至缓冲罐 9,由旁路阀 8 与调节阀１1 调节风量，经温度计 23，表压计１0 与流量计12 分别测量温度、压力与流量后到达混合管与氨气混合，后被送进吸收塔 13 得下

　部,通过填料层缝隙向上流动。吸收剂（水）由阀 16 调节，经流量计 17 测定流量后从塔顶喷洒而下。在填料层内，下流得水滴与上流得混合气接触，氨被水吸收变氨水从塔底排出,氨水温度由温度计 23 测定，塔顶表压与填料层压降由压差计 14 与 15测定.从塔顶排出含有微量氨得空气成为尾气从阀1８排出大气中,分析尾气含氨量就是用旋塞１9 取样,先从三角瓶２0 除去水分,后经吸收瓶２1 分析氨,气量计２2 计量取出空气量。

　五、实验方法：

　(一)测压降与空塔气速步骤 1、测定干塔压降 (1)打开旁路阀８,关闭空气流量调节阀 11,启动风机 7，慢慢打开阀 1１使风量由零至最大，同时观察压差计１５得读数变化。

　(2)从流量计 12 得量程范围拟定 6~8 组读数。调节风量由大至小,同时读取空气流量及塔压降值。

　2、测定湿塔压降 (１）把风量开至最大,慢慢打开阀１６使水从塔顶喷淋而下,观察填料层上得液泛情况及压差计 15 得读数变化。

　(2)调节风量水量使液泛层高度 2０～３０mｍ左右,记下水流量及压差计读数。

　（3）保持水量不变，调节风量由大至小,测取 6~8 组风量及塔压降读数。

　最后,读取气温、水温及填料层高度,记下塔内径数值。

　(二)测吸收系数步骤 1、全开旁路阀８,关闭空气流量调节阀１１,启动风机 7，慢慢打开阀 11 使风量由零至最大,同时观察压差计 15 得读数变化。

　2、在吸收瓶内置入已知浓度得 H 2 SO ４ 1ml 及 2 滴甲基红，加适量蒸馏水摇匀后装于尾气分析管路上.关闭取样旋塞 19,记下湿式气量计原始读数。

　3、将水流量计 1７及空气流量计 1２(采用旁路调节法)调到指定读数。

　4、关闭氨气缓冲罐上得氨气流量调节阀 4,松开减压阀旋钮，打开氨瓶上得总阀,然后，慢慢拧紧减压阀旋钮把氨气引进缓冲罐 3,待罐上压力表读数达０、05MP左右时,停止转动减压阀旋钮，慢慢打开调节阀 4，把氨气送进混合管。

　５、待塔得操作稳定后（不液泛,不干塔，各仪表读数稳定),记录各仪表读数,

　同时进行塔顶尾气分析。

　6、尾气分析方法就是打开取样旋塞 19,使尾气成泡状通过吸收瓶液层，至瓶内液体得红色变淡黄色为止,即关闭旋塞,记下气量计读数。(８分) 7、保持空气与水流量不变,改变氨气流量,重复上述操作一次。

　8、实验完毕，先关氨瓶上得总阀,待氨气缓冲罐上压力表读数为 0 后，再关闭氨气缓冲罐上得氨气流量调节阀 4,然后，全开旁路阀 8，同时关闭空气流量调节阀１1,最后停风机与关水阀,清洗吸收瓶. 1、氨瓶

　 ２、减压阀

　3、氨缓冲罐

　 ４、氨气调节阀

　 5、氨表压计

　６、氨转子流量计 7、叶氏风机

　8、空气旁路阀

　9、空气缓冲罐 １0、空气表压计

　 11、空气调节阀

　12、空气转子流量计

　13、吸收塔

　 14、塔顶表压计

　15、塔压降压差计

　 １6、水调节阀

　 17、水转子流量计

　 18、尾气调节阀

　19、取样旋塞

　 ２0、分离水三角瓶

　 21、吸收瓶

　 2２、湿式气量计

　23、温度计 图２-２—7-3

　吸收装置流程图 六、原始数据记录表：

　（见下页)

　七、数据处理表：

　0、３67 0、３６７

　9、46０ 9、４４1

　０、194 0、194

　5８19、308 13723、３71

　0、０38０ ０、0３81

　0、０0０0３34 0、０000142

　0、０030５ 0、00２04

　1、２32 1、２3４

　0、０0193 0、00128

　0、0０51６ 0、0046８

　99、9１２% ９９、963％

　５01、１28 5５4、1９2

　０、0１６9 0、0170 八、举例计算：

　以第一组数据为例计算: :

　367 . 0295 293783 760769 . 0293 . 17602733 . 02 12 10102001 01    T TP PPTV V

　因、，所以

　 因、,所以   00305 . 0 0000334 . 0 0380 . 0556 . 5446 . 0) (2 1 1      Y YLVX

　 又,所以

　 00516 . 00000334 . 000193 . 0 0380 . 0ln0000334 . 0 00193 . 0 0380 . 0ln) (21 12 1 1   YY YY Y YY m

　% 912 . 99 % 1000380 . 00000334 . 0 0380 . 0% 10012 1  YY Y

　  128 . 50100516 . 0100069000950 . 00000334 . 0 0380 . 0 446 . 0 ) (2 1     mYaY HY Y VK

　 同理，课求得其它组数据。

　九、讨论:

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