填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定

实验六 吸收实验(一)丙酮填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的1、了解填料吸收塔的结构和流程；2、了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响；3、掌握吸收总传质系数Kya 的测定方法。

二、实验内容1、测定吸收剂用量与气体进出口浓度y 1、y 2的关系;2、测定气体流量与气体进出口浓度y 1、y 2的关系;3、测定吸收剂及气体温度与气体进出口浓度y 1、y 2的关系; 三、实验原理吸收是分离混合气体时利用混合气体中某组分在吸收剂中的溶解度不同而达到分离的一种方法。

不同的组分在不同的吸收剂、吸收温度、液气比及吸收剂进口浓度下，其吸收速率是不同的。

所选用的吸收剂对某组分具有选择性吸收。

1、吸收总传质系数K y a 的测定传质速率式： N A =K y a ·V 填·△Ym (1)物料衡算式： G 空(Y 1-Y 2)=L(X 1-X 2) (2) 相平衡式： Y=mX (3)(1)和(2)式联立得： K y a=12()mG Y Y V Y -∆空填 (4)由于实验物系是清水吸收丙酮，惰性气体为空气，气体进口中丙酮浓度y 1>10%,属于高浓度气体吸收，所以： Y 1=111y y - ； Y 2= 221y y - ；G 空—空气的流量（由装有测空气的流量计测定）,Kmol/m 2·h ；V 填—与塔结构和填料层高度有关； 其中：22112211ln)()(mX Y mX Y mX Y mX Y Y m -----=∆ (5)02=X ； )(211Y Y LGX -=空 ；L —吸收剂的流量（由装有测吸收剂的流量计测定）, Kmol/m 2·h ； m---相平衡常数（由吸收剂进塔与出塔处装的温度计所测温度确定），吸收温度：附：流量计校正公式为：2出进t t t +=G G =, L/h (G N 为空气转子流量计读数) 单位变换：G A =空，Kmol/m 2·h ；（其中，A 为塔横截面积，PG n RT=）o L L M A=，Kmol/m 2·h ；（其中，L 0是水流量l/h ，M 0是水的摩尔质量）2、吸收塔的操作吸收操作的目标函数：y 2 或 η=影响y 2 有：1).设备因素；2).操作因素。

YY 1Y 2XX 1X 2图12-1 吸收操作线和平衡线操作线22()LY X X Y G=-+ 平衡线Y=mX实验十二 填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的1、了解填料吸收塔的结构和流程。

2、了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响。

3、掌握吸收总体积传质系数a K y 和a K x 的测定方法。

二、基本原理1、测气相总体积传质系数的原理气相总体积传质系数由填料层高度公式决定12Y mY Y VZ K a Y -=⋅Ω∆ （12-1） **1122*11*22()()()ln()m Y Y Y Y Y Y Y Y Y ---∆=-- (12-2) 式中yK 气相总传质系数，mol/m 2·h ；m Y ∆塔顶、塔底气相平均推动力； a 填料的有效比表面积，m 2/m 3；a K y 气相总体积吸收传质系数，mol/m 3·h 。

（1）Z ――填料层高度m ，根据所装填料的高度直接测量。

（2）Ω――塔截面积m 2，24D πΩ=，而D 塔径为已知。

（3）V ――情性气体摩尔流量（空气）mol/ h ，根据理想气体状态方程可知：vpq V RT =，p――压力Pa ，压力表测量空气压力；q v ――体积流量m 3/h ，转子流量计测量（注意读数为实验条件20℃、1atm 下的，可直接利用公式进行计算，如果用操作条件则需要进行换算，其依据为'0'0(')()f v v f q q ρρρρρρ-=-；T ――空气温度K ，温度计测量。

（4）Y 1――1111y Y y =-，稳定操作后（各仪表读数恒定5min ）测量气体进口浓度（丙酮的摩尔分率），取样后采用气相色谱仪分析，测得的是丙酮的质量分率。

（5）Y 2――2221y Y y =-，稳定操作后（各仪表读数恒定5min ）测量气体出口浓度（丙酮的摩尔分率），取样后采用气相色谱仪分析，测得的是丙酮的质量分率。

试验七填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定1.实验目的本实验旨在通过填料吸收塔的操作，测定其中一种气体在液体中的吸收特性，并计算其吸收传质系数。

2.实验原理填料吸收塔是一种用于气体吸收液体的设备，常用于废气治理和化学工艺中。

填料吸收塔的主要组成部分包括填料层和液相层。

气体从塔底进入填料层，通过填料与液相进行接触，在质量传递的作用下，溶于气体中的物质被液相吸收，并由塔顶排出。

吸收传质系数是描述气体在液体中传质性能的参数，通常用k来表示。

吸收塔中气体的吸收速率与扩散速率成正比，与接触面积成反比。

传质速率可通过如下公式计算：NTU = k * A * (Cg - Cgi)其中，NTU为传质单位时间内的传质量，k为吸收传质系数，A为塔内液相与气相的有效接触面积，Cg为塔底气相的浓度，Cgi为塔顶气相的浓度。

通过测量塔底和塔顶气相的浓度，以及塔底传质率，即可计算出吸收传质系数k。

3.实验步骤（1）准备工作：将填料装入填料层，根据需要确定填料层的高度；（2）连接好气相和液相导管，并确保无漏气现象；（3）启动搅拌器，使液相均匀分布在填料层上；（4）将适量的气体通入塔底，并记录下通气时间；（5）在通气过程中，采集塔底和塔顶气相的样品，并测定其浓度；（6）根据浓度和通气时间计算塔底传质率；（7）根据传质率、填料表面积等参数计算吸收传质系数k。

4.实验注意事项（1）操作过程中需注意安全，避免吸入有害气体；（2）确保气相和液相导管的连接紧密，无泄漏现象；（3）在取样时，保持塔内气相的稳定，避免因取样产生扰动；（4）实验结束后，清洗设备，存放妥善。

5.计算与分析根据实验测得的塔底和塔顶气相浓度，以及通气时间，计算出塔底传质率。

根据塔底传质率、填料表面积等参数，计算出吸收传质系数k。

6.结论通过填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定，可以了解其中一种气体在液体中的吸收特性，并进一步计算其吸收传质系数。

吸收传质系数的测定可用于化学工程中的设计与优化。

YY 1Y 2XX 1X 2图12-1 吸收操作线和平衡线操作线22()LY X X Y G=-+ 平衡线Y=mX实验十二 填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的1、了解填料吸收塔的结构和流程。

2、了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响。

3、掌握吸收总体积传质系数a K y 和a K x 的测定方法。

二、基本原理1、测气相总体积传质系数的原理气相总体积传质系数由填料层高度公式决定12Y mY Y VZ K a Y -=⋅Ω∆ （12-1） **1122*11*22()()()ln ()m Y Y Y Y Y Y Y Y Y ---∆=-- (12-2) 式中y K 气相总传质系数，mol/m 2·h ；m Y ∆塔顶、塔底气相平均推动力；a 填料的有效比表面积，m 2/m 3；a K y 气相总体积吸收传质系数，mol/m 3·h 。

（1）Z ――填料层高度m ，根据所装填料的高度直接测量。

（2）Ω――塔截面积m 2，24D πΩ=，而D 塔径为已知。

（3）V ――情性气体摩尔流量（空气）mol/ h ，根据理想气体状态方程可知：vpq V RT =，p――压力Pa ，压力表测量空气压力；q v ――体积流量m 3/h ，转子流量计测量（注意读数为实验条件20℃、1atm 下的，可直接利用公式进行计算，如果用操作条件则需要进行换算，其依据为'v v q q =；T ――空气温度K ，温度计测量。

（4）Y 1――1111y Y y =-，稳定操作后（各仪表读数恒定5min ）测量气体进口浓度（丙酮的摩尔分率），取样后采用气相色谱仪分析，测得的是丙酮的质量分率。

（5）Y 2――2221y Y y =-，稳定操作后（各仪表读数恒定5min ）测量气体出口浓度（丙酮的摩尔分率），取样后采用气相色谱仪分析，测得的是丙酮的质量分率。

（6）气相平均推动力m Y ∆将吸收操作线和平衡线在坐标纸上作图，如图12-1所示在平衡线为直线或近似为直线时，操作线与平衡线之间的垂直距离即为塔顶与塔底气相推动力。

填料精馏塔的操作与塔效率的测定金世成2014301040177实验数据处理装置编号：塔型：浆叶式搅拌萃取塔塔内径：37mm 溶质：A ：苯甲酸稀释剂B ：煤油萃取剂S ：水连续相：水分散相：煤油重相密度：997.5kg·m -3轻相密度：800kg·m -3流量计转子密度ρf ：7900kg·m -3塔的有效高度：0.75m 塔内温度t ＝23.6℃多次测得的数据取平均值，得如下表格1、重相水的密度：ρH2O =-0.0055×23.62+0.0228×23.6+999.99=997.5kg·m -32、轻相煤油的密度：800kg·m -33、塔底重相质量m 1:m 1=ρH2O ×V H2O =0.9975×25g =24.94g4、塔底轻相质量m 2:m 2=ρ煤油×V 煤油=0.8×10g =8g5、根据X Rb =（C NaOH ×V NaOH ×M NaOH ）/（m 2+C NaOH ×V NaOH ×M NaOH ），可依次得到实验序号为1，2，3的X Rb 值6、根据X Rt =（C NaOH ×V NaOH ×M NaOH ）/（m 2+C NaOH ×V NaOH ×M NaOH ），可依次得到实验序号为1，项目\实验序号123桨叶转速转/分200258296水转子流量计读数L ·h -14煤油转子流量计读数L ·h -16校正得到的煤油实际流量L ·h -14.53浓度分析NaOH 溶液浓度mol ·L -10.01052塔底轻相X Rb样品体积mL 101010NaOH 体积mL 6.73 6.60 6.67塔顶轻相X Rt 样品体积mL 101010NaOH 体积mL 4.15 3.30 2.50塔底重相Y Eb样品体积mL 102525NaOH 体积mL 0.200.874.21计算及实验结果塔底轻相浓度X RbkgA/kgB 3.539×10-4 3.470×10-4 3.507×10-4塔顶轻相浓度X Rt kgA/kgB 2.182×10-4 1.735×10-4 1.315×10-4塔底重相浓度Y Eb kgA/kgB 8.436×10-61.468×10-57.103×10-5水流量S kgS ·h -1 3.99煤油流量B kgB ·h -14.8传质单元数N OE 0.0304350.0594940.35448传质单元高度H OE 24.6426812.60631 2.11578体积总传质系数Y E a[m ·h ·(kgA/kgS)]150.5884294.36871753.922，3的X Rt值7、Y Eb=（C NaOH×V NaOH×M NaOH）/（m1+C NaOH×V NaOH×M NaOH），可依次得到实验序号为1，2，3的Y Ebt值9、作操作线，操作线方程B（X Rb-X Rt）=S(Y Eb-Y Et),由操作线上取一系列X R值，再由平衡曲线找出一系列对应的Y E*值。

填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定一、实验目的(1)了解填料吸收塔的结构和流程；(2)了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响；(3)掌握吸收总传质系数的测定方法．二、基本原理1.吸收速率方程式吸收传质速率由吸收速率方程式决定: Na = Ky A Δym式中 Ky 为气相总传质系数，mol/m2*h；A 为填料的有效接触面积，m2；Δym 为塔顶、塔底气相平均推动力。

a 为填料的有效比表面积，m2/m3；V 为填料层堆积体积， m3 ；Kya 为气相总容积吸收传质．系数，mol/m3*h。

从上式可看出，吸收过程传质速率主要由两个参数决定：Δym为过程的传质推动力，Kya的倒数1/Kya表征过程的传质阻力。

2．填料吸收塔的操作吸收操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上，或组分的回收率η上。

在低浓度气体吸收时，回收率可近似用下式计算：η = （y1 - y2）/y1吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的，一般认为稳定不变。

控制和调节吸收操作结果的操作变量是吸收剂的进口条件：流率 L 、温度 t 和浓度 x2 这三个要素。

由吸收分析可知，改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用方法，当气体流率 G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率η增加，溶质吸收量增加，出口气体的组成y2随着减小，回收率η增大。

当液相阻力较小时，增加液体的流量，总传质系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力Δym的增大而引起，即此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。

但当液相阻力较大时，增加液体的流量，可明显降低传质阻力，总传质系数大幅度增加，而平均推动力却有可能减小（视调节前操作工况的不同而不同），但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增大。

吸收剂入口温度对吸收过程的影响也甚大，也是控制和调节吸收操作的一个重要因素。

降低吸收剂的温度，使气体的溶解度增大，相平衡常数减小。

对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力随之减小，使吸收效果变好，y2降低，但平均推动力Δym或许会有所减小。