填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定.docx

填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定、实验目的1、熟悉吸收传质系数的测定方法及实验装置；2、了解操作条件改变对吸收率、平均推动力及传质系数的影响二、实验内容1、 测定丙酮、空气-水吸收系统在填料吸收塔内作逆流接触的吸收传质系数Ka或Kayx2、 分别改变吸收剂流量L和进口温度t1进稳定操作后测定气体进、出口浓度y1> y2, 计算回收率和吸收率传质系数Ka或Kayx三、基本原理吸收操作的目的是使进塔气体混合物中被吸收组分的出口浓度达到一定要求影响y2的因素有：塔的结构、填料类型、吸收剂性能以及操作条件1、吸收传质速率方程式及传质系数吸收传质速率：N = K AAyA y m式中：行一气相总传质系数’肿加2h ；传质系数：Gy -Gy^-1 2 2Q - Z - AymK a =y 1 m+ 一k a ka1)(2)(3)yxAy —塔顶、塔底气相平均推动力，Ay =纽 N (4)m m A yln-AAy 2兀A —填料的有效接触面积m2, A = a a Z,Q=〒D2 (5)4全塔物料衡算：G y - G y = K a - Q - Z - Ay1 1 2 2 y m6)平均推动力由文献可知显然：Ay =mW - A 2ln勢Ay 2(y -mx )-(y -mx )1 1 2 3—y -mxln i 4y -mx227)K a = AGayk a = BLbk a = CGaLby2、吸收塔的操作和调节：在塔结构、填料类型及吸收剂一定情况下，影响y2、Ka、Ay的因素主要是操作条件。

2 y m(1) G=const 时，当 L Tn y I2若气相阻力控制：k a不变，k a不变，Ay T,则y I；x y m 2若液相阻力控制：k a T， k a TT， Ay ? T/，则y I ；x y m 2若两相阻力联合控制：k a T，k a T，Ay ?，则y /x y m 22) t /n m /n y2 /若气相阻力控制：K a - k a不变，Ay T,则y / ；y y m 2若液相阻力控制：k a T，Ay ?，则y / ；y m m 2若两相阻力控制： k a T， Ay ?，则 y /y m 2(3)吸收剂 x /n Ay Tn y / ( K a 不变)2 m 2 y应注意：当L/G V m且塔底平衡时,L Tt y /2当L / G> m且塔顶平衡时，L TT打不变，X2 y2 /四、实验装置及其设备主要尺寸 该实验装置包括：空气输送，丙酮汽化，气体混合，吸收剂供给及气液两相填料塔中逆 流接触等部分，其流程图如所示12\.2L：AE11%0X二-QgwTqL厂1－空气压缩机；2、4－压力表；3－空气压缩就机旁路阀 V1；5－空气压力调节阀 V28－空气流量计；7－液体恒压槽9－丙酮汽化器11－丙酮蒸汽——空气混合器； 12－水加热器；14－吸收塔； 15－液封；6－气动压力定值器；10－空气加热器；13－转子流量计；A. A2—气体进出口取样口;T1、 T2、 T3、 T4— 温度计；V4、v6、V10—流量调节阀；v3、v5、v7、v8、v9、V］1、v12—启闭阀图 1 丙酮、空气——水吸收实验流程图填料吸收塔：塔径，41x3 mm ；塔高：500mm。

填料：拉西环，尺寸:06x6x1 （直 径x高度x壁厚）mm ；填料层高度：400 mm空气转子流量计：LZJ-6 （耐丙酮），流量范围：100〜1000 L/h ；液体转子流量计：LZB-4，流量范围：1〜10L/h恒压槽：长x宽x高=350x200x410mm，吸液管在槽中插入的深度：370mm，液体汽化 器：有效容积2.5 L五、实验步骤1、 检查阀门的开关，打开阀V］、v5、v10、v12和压力定值器阀，关闭阀v8、v9o2、 关闭阀v3向恒压槽送水以槽内水装满而不溢出为度，关闭阀门V5o3、 将液体丙酮用漏斗加入丙酮汽化器中，液位的高度约为液位计的2/3以上4、 启动空气压缩机 ，调节压缩机空气气包内的气体达到 0.05〜0.1MPa 时，调节阀V］和阀V2,使气包内的气压稳定，然后调节气体压力定值器，使进入气体的压力恒定在0.03MPa5、 打开阀V4和阀V7、V6，关闭阀V5，调节空气流量为400〜500L/h，调节水流量 为2 L / h （建议为2、3、5、7 L/ h这几个点）6、开启电加热器使丙酮被加热至沸（开始调节器调至600W左右，接近沸腾T]=56°C , 关小至 200W 左右），进入混合器。

当室压大于 15 MPa 时，空气不需要加热，配制混合气 体气相组成y1在12〜14%（摩尔分数）左右，如室内温度偏低，可预热空气，使y,达到要 求4、 改变吸收剂流量为6L/h，稳定10min后取样分析5、 吸收剂流量为6L/h，改变吸收剂温度（开启水预热器1.5A，使进口温度t3小于 35 °C ），稳定10min取样分析，再按预先设计的的实验方案调节有关的参数6、 A1为取样测y1，A2为取样测y27、 阀门 V10 为控制塔底液面高度，以保证实验过程中有液封实验完毕，关闭水预热 器电源和丙酮汽化器电源，待t2、t3降至室温，关闭空气压缩机六、实验数据记录表设备号： ; 填料层高： ; 塔径： ;室温： ； 空气罐压力 ： ； 定值器压力： ；空气压缩机：型号： ; 排气量： ； 额定压力： 气相色谱仪型号 （成分分析用）；相平衡系数 m =0.5855 eo.0518t气 相液 相分 析空气流量 计读数L / h混合气温度°C功率表W液体流量计读数L / h液体加 热器A水进 ti °C水出 t2 °Cy1y2400400400七、 实验结果部分的要求列表表示吸收剂流量和温度变化后K a、耳、Ay的变化情况，可得到什么结论？ym八、 思考题1、 如何配制丙酮-空气混合气？2、 为什么要保证入口气浓度y恒定？怎样保证y恒定？通过什么衡量y是否恒定?3、 填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置？液封装置是如何设计的？4、 可否改变空气流量达到改变传质系数的目的？5、 维持吸收剂流量恒定的恒压槽的原理是什么？6、 气体转子流量计测定何种气体流量？怎样得到混合气流量？九、附录附录1气相中丙酮浓度y 1配制参照表室温°C空气流量L / h汽化器功率W混合气温度°CY1104001802413254001303015附录2：计算方法及计算举例空气流量：转子流量计读数Vi是在20°C、呗下标定的’即乍讪，厂2°°C设使用压力为P，温度为t，则V为:2 2 2v ~ \pT—= 1 = 1^2V p PT1 ' 2 1 2 1标态下，P0 =1atm，to = 0°C，1 kmo1 气体体积为 22.4 m 3V T PO = —0 • TV T P2 2 0V T P f = —0 • TV T P1 2 0T PPV = V ・t — o 1 P TT 0 丫 1 2混合气体流量：V = Vo（1+ Y1）= Vo（1+占）1液相出口浓度X1:稀溶液x1=X1V (Y - Y ) = L( X - X )0 1 2 1 2Vx =f (Y — Y )1 L 1 2Y - Y吸收率： 耳=十21(y -mx)-(y -mx )平均推动力：△y = 1 1 2 2—m y - mxln y - mx22传质系数：V (Y — y )K a = —(近似值)y O・Z・Aym附录3 ：TXT 型填料吸收塔图 2 TXT 型填料吸收塔实验准备：氢氧化钠，糠醛，硫酸，丙酮，水浴锅，分光光度计，移液管(lml,5ml,10ml) , (25mL, 50mL10 个)容量瓶,滴管，烧杯，放在实验室取1ml进出口空气与0.2ml出口溶液用4%NaOH定容到50ml，分别取0.5ml按丙酮方法加 入0.2%糠醛，水浴5min,再加入2.5ml硫酸，测试。