化工原理实验报告.docx

化工原理实验指导书1、填料吸收塔实验1、1常压填料吸收塔实验1.1.1 实验目的1. 了解加压常压填料塔吸收装置的基本结构及流程；2. 掌握总体积传质系数的测定方法；3. 测定填料塔的流体力学性能；4. 了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响；5. 掌握气相色谱仪和六通阀检测CO2浓度的测量方法；1.1.2 基本原理气体吸收是典型的传质过程之一由于CO2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸 收实验选择CO2作为溶质组分是最为适宜的本实验采用水吸收空气中的CO2组分一 般将配置的原料气中的CO2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处 理又CO2在水中的溶解度很小，所以此体系CO2气体的吸收过程属于液膜控制过程 因此，本实验主要测定K和Hxa OL1)计算公式填料层高度 Z 为fxdx=HOL-NOL1－1)xa式中：L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m2 • s)；K △X为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m3・s)；xaHol 传质单元高度，m；nol '专质单元数，无因次令：吸收因数A=L/mG (1 — 2)1 y - mx 小N = ln[(1 - A 产 2 + A ]OL 1 - A y 1 - mx 1 (1—3)2)测定方法(1) 空气流量和水流量的测定 本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件(温度和压力)和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。

2) 测定塔顶和塔底气相组成yi和y2；(3) 平衡关系本实验的平衡关系可写成y = mx (1—4)式中：m 相平衡常数，m=E/P；E 亨利系数，E=f(t). Pa，根据液相温度测定值由附录查得；P 总压，Pa，取压力表指示值对清水而言，x2=0,由全塔物料衡算G ( y 1 - y 2)= 一 叮 可得 X11.1.3 实验装置与流程1〕装置流程本实验装置流程如图1－1所示：水经转子流量计后送入填料塔塔顶再经喷淋头喷 淋在填料顶层由风机输送来的空气和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进 入气体混合稳压罐，然后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触， 进行质量交换，由塔顶出来的尾气放空，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量 交换可略，整个实验过程可看成是等温吸收过程填料吸收塔图 1 — 1 吸收装置流程图2〕主要设备(1) 吸收塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网板波纹规整填料，填料 层总高度1800mm塔顶有液体初始分布器，塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板式 填料支承装置填料塔底部有液封装置，以避免气体泄漏 2)填料规格和特性：金属丝网板波纹填料：型号JWB一700Y,填料尺寸为(p 100 X 50mm，比表面积700m2/m3。

3 )转子流量计：介质条 件最大流量最小刻度标定介质标定条件空气4m3/h0.1 m3/h空气20 °C 1.0133 X 105Pa40m3/hCO2160 L/h10 L/h空气20 °C 1.0133 X 105Pa水1000L/h20 L/h水20 C 1.0133 X 105Pa(4) 旋涡气泵：XGB—11型，风量0〜90iWh,风压14kPa；( 5 )二氧化碳钢瓶；(6) 气相色谱仪(型号： SP6801)；( 7 )色谱工作站：浙大 NE20001.1.4 实验步骤与注意事项1.1.4.1 填料塔的流体力学性能测定1 )实验步骤( 1 )熟悉实验流程；( 2)装置上电，仪表电源上电，打开风机电源开关；(3) 测定干塔填料塔的压降，即在进水阀1 关闭时，打开进气阀 2 并调节流量从2、4、6、8、10 m3/h、 至最大，分别读取对应流量下的压降值，注意塔底液位调节阀6要关闭，否气体会走短路，尾气放空阀4全开；(4) 测定一定喷淋量时填料塔的压降，即打开进水阀，设定一定的水流量值，如200、400、600、800l/h时，在对应的某水流量下，调节气体的流量，从2、4、6、8、 10m3/h、……至最大(液泛)，分别读取对应流量下的压降值，注意塔底液位调节阀 6要调节液封高度，以免气体走短路，尾气放空阀4全开。

2)注意事项(1) 固定好操作点后，应随时注意微调水、空气流量调节阀以保持各量不变1.1.4.2 填料塔的吸收传质性能测定1 )实验步骤(1) 熟悉实验流程和弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意 事项；( 2 )同上步骤( 2 )；(3) 开启进水总阀，使水的流量达到400l/h左右让水进入填料塔润湿填料4) 塔底液封控制：仔细调节阀门6 的开度，使塔底液位缓慢地在一段区间内变化， 以免塔底液封过高溢满或过低而泄气5) 打开CO2钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀(注意减压阀的开关方向与普通 阀门的开关方向相反，顺时针为开，逆时针为关)，使其压力稳定在 0.2Mpa 左右；(6) 仔细调节空气流量阀2至4m3/h，并调节阀3来调节转子流量计的流量，使CO2 流量稳定在 120l/h；(7) 仔细调节尾气放空阀4的开度，直至塔中压力稳定在实验值；(8) 待塔稳定后，读取各流量计的读数及通过温度数显表、压力表读取各温度、压 力，通过六通阀进样，利用气相色谱仪分析出塔顶、塔底气相组成；(9) 增大水流量值至600l/h、800l/h，重复步骤(6)(7)(8)，测定水流量增大 对传质的影响。

10) 实验完毕，关闭 CO2 钢瓶总阀，再关闭风机电源开关、关闭仪表电源开关， 清理实验仪器和实验场地2)注意事项(1) 固定好操作点后，应随时注意微调各流量调节阀以保持各量不变2) 在填料塔操作条件改变后，需要有一段的稳定时间，一定要等到稳定以后方能 读取有关数据3) 吸收取样时尾气放空阀4不能全开，否则尾气取样可能失败4) 六通阀阀杆要么置于取样要么置于放空，不能置于中间，否则会导致色谱钨丝 烧坏的严重事故1.1.5 实验报告（1） 将原始数据列表2）列出实验结果与计算示例1.1.6 思考题（1）．本实验中，为什么塔底要有液封？液封高度如何计算？（2）．测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义？（3） .测定Kxa有什么工程意义？xa（4） ．为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？（5） ．当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？1.1.7 实验数据记录及数据处理结果示例 实验装置：1#； 操作压力 115.0kPaVI气量m3/hV2水量l/h塔底wt %塔顶wt %T1气温T2液温2.08003.70782.26527.55.3计算结果：塔底液相组成：0.002504mol %；塔顶液相组成：0.0 mol %； 液相总传质单元数： 4.3；液相总传质系数： 3322.7 Kmol/（m3/h） 测量条件：色谱型号： GC-2000A 柱类型：填充柱柱规格： GDX-103 载气类型：氢气载气流量： 50ml/min进样量： 1ml检测器温度：78 °C进样器温度：80C柱温： 40C1.2加压常压填料吸收塔实验1.2.1 实验目的1. 了解加压常压填料塔吸收装置的基本结构及流程；2. 掌握总体积传质系数的测定方法；3. 了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响；4. 掌握气相色谱仪和六通阀检测CO2浓度的测量方法。

1.2.2 基本原理气体吸收是典型的传质过程之一由于co2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸 收实验选择co2作为溶质组分是最为适宜的本实验采用水吸收空气中的co2组分一 般将配置的原料气中的CO2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处 理又CO2在水中的溶解度很小，所以此体系CO2气体的吸收过程属于液膜控制过程 因此，本实验主要测定K和Hxa OL1)计算公式填料层高度 Z 为fxdx=HOL-NOLxa式中：L 液体通过塔截面的摩尔流量，kmol / (m2 • s)；K △X为推动力的液相总体积传质系数，kmol / (m3・s)；xaHol '专质单元高度，m；nol 传质单元数，无因次令：吸收因数A=L/mG (1 — 2)1 y. - mx -N = ln[(1 - A )6 才 + A ]1—3)OL 1 - A y - mx112)测定方法(1) 空气流量和水流量的测定 本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件(温度和压力)和有关公式换算成空气和水的摩尔流量2) 测定塔顶和塔底气相组成yi和y2；(3) 平衡关系本实验的平衡关系可写成y = mx (1—4)式中：m 相平衡常数，m=E/P；E 亨利系数，E=f(t). Pa，根据液相温度测定值由附录查得；P 总压，Pa，取压力表指示值。

对清水而言，x2=0,由全塔物料衡算G ( y - y ) = L(x - x )1 2 1 2可得 x 1.2.3 实验装置与流程1〕装置流程本实验装置流程如图1—2所示：水经高压泵加压后再经转子流量计后送入填料塔塔顶，经喷淋头喷淋在填料顶层由压缩机输送来的空气经压力定值调节阀调节压力 至0.2MPa和由钢瓶输送来的二氧化碳气体混合后，一起进入气体混合稳压罐混合，然 后经转子流量计计量后进入塔底，与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换， 由塔顶出来的尾气经放空阀5调节开度，使吸收操作压力稳定在0-0.2MPa,以实现加 压常压吸收操作，由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过 程可看成是等温吸收过程压编机阀B图1—2加压吸收装置流程图填料吸收塔2〕主要设备(1)吸收塔：高效填料塔，塔径100mm，塔内装有金属丝网板波纹规整填料，填料 层总高度1800mm.塔顶有液体初始分布器，塔中部有液体再分布器，塔底部有栅板 式填料支承装置填料塔底部有液封装置，以避免气体泄漏 2)填料规格和特性：金属丝网板波纹填料：型号JWB—700Y，填料尺寸为100X 50mm，比表面积700皿2/皿3。

( 3)转子流量计；介质条件最大流量最小刻度标定介质空气1.6-16m3/h0.1 m3/h空气CO216-160 L/h10 L/h空气水100-1000L/h20 L/h水4)压缩机： Z-0.25/7 型(5)高压泵：格兰富CRS-136)二氧化碳钢瓶；(7) 气相色谱仪(型号：SP6801)；(8) 色谱工作站：浙大 NE20001.2.4 实验步骤与注意事项1 )实验步骤(I) 熟悉实验流程及弄清气相色谱仪及其配套仪器结构、原理、使用方法及其注意 事项；( 2)打开总电源、仪表电源开关；( 3)在确认压缩机出气口的考克关闭的情况下开启压缩机电源；( 4)开启进水总阀，打开格兰富加压泵电源，调节水转子流量计前阀 1 使水的流量 达到400l/h左右让水进入填料塔润湿填料；(5) 塔底液封控制：。