loading实验五 吸收指导书
一、实验目的
1.了解填料吸收塔的基本流程及设备结构，并练习操作。 2.了解填料塔的流体力学性能。
3.学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法。
4.掌握以ΔY为推动力的总体积吸收系数KYa的测定方法。 二、实验内容
1.选择两个液相流量，在每个液相流量下于最小和最大气相流量之间选择不同的值测定塔的压降，得到塔压降与空塔气速的关系，确定液泛气速。
2.固定液相流量和入塔混合气氨的浓度，在液泛速度以下取两个相差较大的气相流量，分别测量塔的传质能力（传质单元数和回收率）和传质效率（传质单元高度和总体积吸收系数）。 三、实验原理
1.流体力学性能
压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层的压降大小决定了塔的动力消耗。压强降与塔内气、液相流量有关。
2.传质性能
吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，而实验测定是获取吸收系数的根本途径。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数将随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。
本实验所用的空气-氨混合气体中氨的浓度很低（摩尔比为0.02），所得吸收液的浓度也不高。吸收过程为低浓吸收，气-液相平衡关系符合亨利定律，可用方程式Y*?mX表示。又因是常压操作，相平衡常数m值仅是温度的函数。
NOG??Y1??Y2Y1?Y2 ?Ym? （5-71） ?Y?Ymln1?Y2H （5-68） NOGHOG?KYa?VHOG?
吸收率??Y1?Y2（5-51） Y1四、实验流程与装置
1.实验流程示意图
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图1 填料吸收塔实验流程示意图
1-鼓风机；2-空气流量调节阀；3-空气转子流量计；4-空气温度；5-液封管； 6-吸收液取样口；7-填料吸收塔；8-氨瓶阀门；9-氨转子流量计；10-氨流量调节阀； 11-水转子流量计；12-水流量调节阀；13-U型管压差计；14-吸收瓶；15-量气管；16-水准瓶；
17-氨气瓶；18-氨气温度；20-吸收液温度；21-空气进入流量计处压力
实验流程示意图见图1，空气由鼓风机1送入空气转子流量计3计量，空气通过流量计处的温度由温度计4测量，空气流量由放空阀2调节，氨气由氨瓶送出，经过氨瓶总阀8进入氨气转子流量计9计量，氨气通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。其流量由阀10调节5,然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部,水由自来水管经水转子流量计11,水的流量由阀12调节,然后进入塔顶。分析塔顶尾气浓度时靠降低水准瓶16的位置,将塔顶尾气吸入吸收瓶14和量气管15。在吸入塔顶尾气之前,予先在吸收瓶14内放入5mL已知浓度的硫酸作为吸收尾气中氨之用。吸收液的取样可用塔底6取样口进行。填料层压降用U形管压差计13测定。
2.设备主要技术数据
1）设备参数
⑴ 鼓风机： XGB-2型旋涡气泵，最大压力1176KPa，最大流量75m／h
⑵ 填料塔： 玻璃管,内装10×10×1.5瓷拉西环, 填料层高度Z＝0.4m,填料塔内径 D＝0.075m ⑶ 液氨瓶1个、氨气减压阀1个（用户自备）
2）流量测量
⑴ 空气转子流量计：型号LZB-25； 流量范围2.5─25m／h； 精度2.5％ ⑵ 水转子流量计: 型号LZB-6； 流量范围6─60L／h； 精度2.5％ ⑶ 氨转子流量计： 型号LZB-6； 流量范围0.06─0.6m／h； 精度2.5％
3） 浓度测量 塔底吸收液浓度分析: 定量化学分析仪一套。（用户自备）； 塔顶尾气浓度分析: 吸收瓶, 量气管, 水准瓶一套。
4） 温度测量 两个Cu50温度计，1个测空气温度，另一个测液体温度。
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五、实验方法及步骤
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⒈ 测量干填料层(△P／Z)～u关系曲线
先全开调节阀 2，后启动鼓风机，用阀2 调节进塔的空气流量,按空气流量从小到大的顺序读取填料层压降△P、空气转子流量计读数和流量计处空气温度（取10组数据左右），然后在对数坐标纸上以空塔气速 u为横坐标，以单位填料高度的压降△P／H为纵坐标，标绘干填料层(△P／H)～u关系曲线。
⒉ 测量某喷淋量下填料层(△P／H)～u关系曲线
将水流量调节为40L／h，调节空气流量，然后按上面的方法实验，读取填料层压降△P、转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象,一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。发生液泛后仍需缓慢增加气速，再测2-3组数据。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为40L／h下(△P／H)～u?关系曲线, 从(△P／H)～u关系曲线上确定液泛气速，并与观察的液泛气速相比较。
⒊ 传质性能测定
⑴ 固定水流量为30L／h，选择适宜的空气流量，根据空气流量和温度及压力，计算出进塔的氨气流量，以使混合气体中氨的浓度在0.02摩尔比左右。
(2) 调节好空气流量和水流量后，打开氨气瓶总阀，用氨自动减压阀调节氨流量,使其达到需要值，在空气、氨气和水流量不变的条件下操作一定时间，待过程基本稳定后,?记录各流量计读数和温度，记录塔底排出液的温度，并分析塔顶尾气及塔底吸收液的浓度。
(3)尾气分析方法:
a.排出两个量气管内空气，使其中水面达到最上端的刻度线零点处，并关闭三通旋塞。 b.用移液管向吸收瓶内装入5mL浓度为0.005Ｍ左右的硫酸并加入1─2滴甲基橙指示液。 c.将水准瓶移至下方的实验架上,缓慢地旋转三通旋塞,让塔顶尾气通过吸收瓶,旋塞的开度不宜过大,以能使吸收瓶内液体以适宜的速度不断循环流动为限。
从尾气开始通入吸收瓶起就必需始终观察瓶内液体的颜色,?中和反应达到终点时立即关闭三通旋塞,?在量气管内水面与水准瓶内水面齐平的条件下读取量气管内空气的体积。
若某量气管内已充满空气，但吸收瓶内未达到终点，可关闭对应的三通旋塞，读取该量气管内的空气体积，同时启用另一个量气管，继续让尾气通过吸收瓶。 d. 尾气浓度Y2的计算方法
Y2?nNH3n空气2M?H2SO4VH2SO4nNH3、n空气—分别为NH3和空气的摩尔数；
M H2SO4—硫酸溶液的体积摩尔浓度，mol溶质/ L溶液；
V H2SO4—硫酸溶液的体积，mL；
V、T量气管 量气管—分别为量气管测出的空气总体积（L）、操作温度（K）；
T0式中：
—标准状态下的绝对温度，273K。
(4)塔底吸收液的分析方法:
a.当尾气分析吸收瓶达中点后即用三角瓶接取塔底吸收液样品，约200mL并加盖。 b.用移液管取塔底溶液10mL置于另一个三角瓶中，加入2滴甲基橙指示剂。 c.将浓度约为0.05M的硫酸置于酸滴定管内，用以滴定三角瓶中的塔底溶液至终点。 (5)水喷淋量保持不变，加大或减小空气流量，相应地改变氨流量，使混合气中的氨浓度与第一
?T?V量气管?o?T量气管???/22.4??
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次传质实验时相同,重复上述操作，测定有关数据。
⒋ 实验完毕后，关闭旋涡气泵、进水阀门等仪器设备的电源，并将所有仪器复原。
注意事项
⒈ 开启氨瓶总阀前，要先关闭氨自动减压阀和氨流量调节阀。开启时开度不宜过大。 ⒉ 启动鼓风机前，务必先全开放空阀2。
⒊ 做传质实验时，水流量不能超过规定范围，否则尾气的氨浓度极低，给尾气分析带来麻烦。 ⒋ 两次传质实验所用的氨气浓度必须一样。
六、实验数据
1.实验数据的计算举例
⑴ 填料塔流体力学性能数据处理（以干填料第0组数据为例)
转子流量计读数：3.0 m/h；转子流量计处空气温度：23.6℃；流量计处U管读数：130mmH2O； 填料层压降U管读数：4.0 mmH2O
因为空气流量计处温度不是20℃，需要对读数进行校正，所以空气实际体积流量为
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V实?V读?(273?t实)?p标(273?20)?p实
(273?23.6)?1.013?105?3.0 m3／h =3.0?5(273?20)?(1.013?10?1000?9.81?0.13) 空塔气速u?V实3600???/4?D2?3.03600?（?/4）?0.0752?0.19（m/s）
在对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标，?P3。
(2)传质实验（以表3第0组数据为例)
?P～u关系曲线，见图
H为纵坐标作图，标绘H 空气转子流量计读数为V=8.0（m／h），温度t=23.7℃、压力136mmH2O 空气实际流量为
V实?V读?(273?t实)?P标(273?20)?P实?8.0?(273?23.7)?1.013?105(273?20)?(1.013?10?1000?9.81?0.136)3
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5?8.0（m／h）
3
氨气转子流量计读数为V = 0.2（m／h）温度t=23.7℃ 氨气实际流量为 V氨?V读??空气2931.2932933
??0.2??=0.257（m／h） ?氨气（273?t实）0.771296.7氨气流量0.257 塔底气相浓度Y1＝＝8.0＝0.032（kmol氨气/kmol空气）
空气流量 4