吸收系数的测定.docx

吸收系数的测定一、 实训目的1、 了解填料吸收装置的基本流程及设备结构；2、 掌握吸收系数的测定方法；3、 了解空塔气速和喷淋密度对总吸收系数的影响；4、 了解气体空塔流速与压强降的关系二、 基本原理根据传质速率方程：N尸气牛 即；G = " = %¥Ky = F\Y所以； m通过实验分别测定和计算（单位时间吸收的组分量）、（气液两相接触面积）、（平均传质推动 力）的值，便可代入上式计算得吸收系数的值1、 单位时间吸收的组分量G（Kmol/h）G = V（Y - Y2）上式中：V（惰性气体流量）用空气转子流量计来测定；Y1（进塔气体组成）可通过测定进塔时 氨及空气流量来计算得到；Y2（出塔气体组成）采用化学法进行尾气分析测定和计算得到2、 气液两相接触面积F（m2）兀F = aV = a x — D 2 x z4上式中：V一填料的总体积（m3）Z—填料层高度（m）D—吸收塔的内径（m）a—有效比表面积（m2/m3）a = a / 门t式中：at—干填料的比表面积（m2/m3）广填料的表面效率，可根据最小润湿分率查图表（参看教材）操作的润湿率最小润湿分率=规定的最小润湿率式中：填料的最小润湿分率=0.08m3/（规定的最少润湿率）操作的润湿率=W/at（m3/式中：W一喷淋密度，每小时每平方米塔截面上的喷淋的液体量。

V（水的体积流量）w = % （塔截面积）, .AY3、平均传质推动力 m本实验的吸收过程处于平衡线是直线的情况下，所以可用对数平均推动力法计算AYm(Y - Y *) - (Y - Y *)—1 1 2 2—Y - y *ln 1—Y - Y *Y * =上式中：mX1 + (1 - m) XEm =—PP=大气压+塔顶表压+1/2塔内压差液相浓度5%以下时亨利系数与温度的关系:温度(oC)01020253040E(atm)本实验中：当由公式L(X1-X2)= 7(Y1-七)计算，其中：X2=04、转子流量计的计算公式：1) 实验中用的空气转子流量计是以20 oC,1atm的空气为介质来标定刻度的，如果工作 介质不是该状态下的空气，可用下式来换算刻度指示值：■p PTQ = Q 1 = i x Q2 1 t p 2 t P,[ 12)4)如果还需要将Q值换算成标准状态(0 oC,1atm)下的体积Q,则代入下式计算:Q = Q ¥ = Q 二 PP20 2 pt^ 1 P0 \ TT如果测定的是其它气体，而且是非 20 oC,1atm状态空气下则代入下式计算：Q = Q20 1 Y PT p'2 1 20如果还需要将Q值换算成标准状态下的值:Q =QT :五20 工1 P I TT p0 1 2 20上式中：P10、P20分别表示20 oC,1atm状态下标定气体和被测气体的密度。

5、尾气分析法计算Y2以稀硫酸()为指示液，酚欧为指示液，将经计量的尾气通入装有红色的吸收液(稀硫 酸和酚欧)的吸收瓶中，吸收液和尾气中的氨反应当达到终点时，吸收液变为红色，立即关 闭气体进口考克，记录尾气进入量，并根据硫酸的浓度先将湿式气体流量计口读得的空气流 量换算成标准状态下的体积流量v0：PT =7 t o(V 一空气流量读数)PT0 1氨的体积：V= （VS 一硫酸溶液的体积ml;NS 一硫酸溶液的当量浓度N毫克当量/毫升）曰K最后： 0三、实训装置及流程如图为吸收实训设备流程图空气由风机1供给，阀2用于调节空气流量（放空法） 在气管中空气与氨混合入塔，经吸收后排出，出口处有尾气调压阀9,这个阀在不同的流量 下能自动维持一定的尾气压力，作为尾气通过分析器的推动力水经总阀15进入水过滤减压器16,经调解器17及流量计18入塔氨气由氨瓶23供 给，开启氨瓶阀24,氨气即进入自动减压阀25中，这法能自动将输出氨气压力稳定在0.5 — 'kg/cm2范围内，氨压力表26指示氨瓶内部压力，而氨压力表27则指示减压后的压 力为了确保安全，缓冲罐上还装有安全阀29,以保证进入实验系统的氨压不超过安全允 许规定值（1.2kg/m2），安全阀的排出口用塑料管引到室外。

为了测量塔内压力和填料层压力降，装有表压计20和压差计19此外，还有大气压力 计测量大气压力1—风机2—空气调节阀3一油分离器4—空气流量计5一填料塔6一栅板7—排液管8一莲蓬头9一尾气调节阀10一尾气取样管11 —稳压瓶12—旋塞13—吸收盒14一湿式气体流量计15—总阀16—水过滤减压阀17—水调节阀18—水流量计19—压差计20一塔顶表压计21 表压计22—温度计23—氨瓶24—氨瓶阀25—氨自动减压阀26—氨压力表27—氨压力表28—缓冲罐29一膜式安全阀30一转了流量计31表压计32—空气进口阀四、实训步骤1、填料塔流体力学测定操作1） 这项操作不要开动氨气系统，仅用水对空气进行操作即可2） 可以先开动供水系统开动供水系统中的滤水器时，要注意首先打开出口端阀门才慢 慢打开进水阀，如果在出口端阀门关闭的情况下开进水阀，滤水器就可能超压3） 开动空气系统开动时要首先全开叶氏分机的旁通阀，然后再启动叶氏风机，否则风 机一开动，系统内气速突然上升可能碰坏空气转子流量计风机启动后再用关小旁路阀的办 法调节空气流量同样道理，实验完毕要停机时，也要全开旁通阀，待转子降下来以后在停机，如果突然停机， 气流突然停止，转子就会猛然掉下，打坏流量计。

4） 一般总是慢慢加大气速到接近液泛，测定每一间隔气速下的填料压降5） 正式测定是固定某一喷淋量，测定每一间隔下的填料压降2、传质系数的测定：1） 事先确定好操作条件（如氮气流量、空气流量、喷淋量）准备好尾气分析气，开动水 系统和空气系统，一切准备就绪后再开动氨气系统实验完毕随即关闭氨气系统，以尽可能 节约氨气水系统和空气系统的开动和关闭方法同上2） 氨气系统的开动方法：事先要弄清楚氨气自动减压阀的构造开动时首先将自动减压 阀的弹簧放松，使自动减压阀处于关闭状态，然后打开氨瓶瓶顶阀，此时自动减压阀的高压 压力表应有示值下一步先关好氨气转子流量计前的调节阀，；再缓缓压紧减压阀的弹簧， 使阀门打开，同时注视低压氨气压力表的示值达到到0.8公斤/厘米2时即可停止然后用转子流量计前的调节阀调节氨气流量，便可正常使用关闭氨气系统的步骤和开动步 骤相反3） 尾气分析器的操作：尾气分析仪用取样管3、吸收管8、湿式气体流量计等组成，在吸收管中装入一定浓 度一定体积的稀硫酸作为吸收液并加入指示剂（甲基红），当被分析的尾气样品通过吸收管 后，尾气中的氨被硫酸吸收，其余部分（空气）由湿式气体流量计计量由于加入的硫酸数 量和浓度是已知量，所以被吸收的氨量便可计算出来。

湿式气体流量计所计量的空气量可以 反映出尾气浓度，空气量越大表示浓度越低分析操作开始时先纪录湿式气体流量计的初始值，然后开启阀5让尾气通过取样管并 观察吸收液的颜色（吸收管是透明的，可以看清吸收液的颜色），当吸收液刚改变颜色（由 红变黄）时，表示吸收到达终点，应立即关闭阀门5,读取湿式气体流量计终示值操作是 要注意控制阀5的开度，使尾气成单个气泡连续不断进入吸收管，如果开度过大，气泡成大 气团通过则吸收不完全，开度过小，则拖延分析时间尾气浓度计算参看基本原理附：数据整理过程示例：（一、）、求空气流量：Q=19m3/h TO=273K PO=760mmHgP1=760mmHg P2=720+=T1=273+20=293K T2=273+16=289KT PP10 Q1 P \TT o' 1 2273 .760 x 744.7= ■ x 19 = 17.64标准m3 / h760 t 293 x 289（二）、求氨气流量：Q=0.762m3/hTO=273KT1=293KT2=289KPO=760mmHgP]=760mmHgP2=720+=P = 1.293kg / m 310P = 0.7810kg / m320Q =QL •'心=竺工29%733.2 x760 x 0.762 = 0.903标准 m 3/ h20 1 P \： P TT 760 \ 0.781 x289x293O' 20 1 2计算Y1因为是98%的氨，故纯氨的量为*=标准m3/h(三)、Y =纭=0885 = 0.05021 Q10 17.64（四）、计算y2V = 22.4VsNs = 22.4 x 1x 0.04391 = 0.9836mlWo = 720 x 273 x 1.21 x 103 = 1083ml P x T 760 x 2891083Y2 = VL = 0.9836 = 0.000908 o（五）、计算G:V = -^O-22.41764 = 0.7875kmol / h22.4G = V(Y -%) = 0.7875(0.0502-0.000908) =h（六）、计算AFm：D=0.11maT=403m2/m3z=0.815m巧=60x 10-3 = 6.317m3 /m2.h 兀 /4x0.112操作润湿率=w/a=403=（m2/h）最小润湿率== 查教材上填料得表面效率和最小润湿率关系图得：门=0.41a = a x门=403 x 0.41 = 165.23m2 /m3F = a x-D2 x z = 165.23 x 0.785 x 0.112 x 0.815 = 1.279m2 4D 720 12 + 0.5 x 4.3P总=760 + 1^33 = 0.961amm =——P总064 = 0.6660.96115oC 时:P = 999kg / m 3H 2,60 X10-3 X 999L = 18=3.33kmol / hG = L (X i - X 2)G + LX * = 0.011653.33mX 1 1 + (m -1) X1庭66 X 0.01165 = 0.007731 + (1 - 0.666) x 0.01165Y2* = 0AYm(Y - Y*)- (Y — Y *) 0.0502 — 0.00773 — 0.000908In 4 — YY2n c —* 1—-Y *2i 0.04247In 0.000908=0.01081（七）、求ky：GfAYm0.03881.279 x 0.01081=2.806kmol / m 2.h五、数据记录与结果处理吸收系数的测定混合气组成：氨、空气 吸收剂：水填料：名称：拉西环 规格：12*13*1.5mm 个数：3750个比表面积： m2/m3 堆积形式：乱堆填料层高度：815mm 吸收塔内径：110mm数据纪录表：序号项目 一_例。