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填料吸收塔操作及吸收传质系数的测定

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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-3

2、轻相煤油的密度：800kg·m-3

3、塔底重相质量m1:m1=ρH2O×VH2O=0.9975×25g=24.94g

4、塔底轻相质量m2:m2=ρ煤油×V煤油=0.8×10g=8g

5、根据XRb=（CNaOH×VNaOH×MNaOH）/（m2+CNaOH×VNaOH×MNaOH），可依次得到实验序号为1，

2，3的XRb值

6、根据XRt=（CNaOH×VNaOH×MNaOH）/（m2+CNaOH×VNaOH×MNaOH），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XRb样品体积mL101010

NaOH体积mL6.736.606.67

塔顶轻相XRt样品体积mL101010

NaOH体积mL4.153.302.50

塔底重相YEb样品体积mL102525

NaOH体积mL0.200.874.21

计算

及

实

验

结

果塔底轻相浓度XRbkgA/kgB3.539×10-43.470×10-43.507×10-4塔顶轻相浓度XRtkgA/kgB2.182×10-41.735×10-41.315×10-4塔底重相浓度YEbkgA/kgB8.436×10-61.468×10-57.103×10-5水流量SkgS·h-13.99

煤油流量BkgB·h-14.8

传质单元数NOE0.0304350.0594940.35448

传质单元高度HOE24.6426812.606312.11578

体积总传质系数YEa[m·h·(kgA/kgS)]150.5884294.36871753.922，3的XRt值

7、YEb=（CNaOH×VNaOH×MNaOH）/（m1+CNaOH×VNaOH×MNaOH），可依次得到实验序号为1，2，3

的YEbt值

9、作操作线，操作线方程B（XRb-XRt）=S(YEb-YEt),由操作线上取一系列XR值，再由平衡

曲线找出一系列对应的YE*值。

10、以YE*为横坐标，1/（YE*-YE）-YE为纵坐标，绘制曲线，计算曲线下面积，即为NOE。

11、计算实验序号为1，2，3的传质单元高度HOE=H/NOE

12、计算实验序号为1，2，3的体积总传质系数KYEa=S/(HOE×A)

（1）桨叶转速=200r/min

从图中选取任意20个点XRYEYE*1/(YE*-YE)1/(YE*-YE)-YE2.18×10-41.69×10-212.23×10-44487.3582084.49×103

2.25×10-44.14×10-72.29×10-44372.0310844.37×103

2.32×10-48.36×10-62.36×10-44260.7269734.26×103

2.38×10-41.26×10-62.42×10-44155.3576424.16×103

2.45×10-41.68×10-62.48×10-44055.4784364.06×103

2.52×10-42.10×10-62.55×10-43960.6443763.96×103

2.59×10-42.52×10-62.61×10-43870.4982993.87×103

2.66×10-42.95×10-62.67×10-43784.7031473.78×10

32.72×10-43.37×10-62.73×10-43702.9659033.70×103

2.79×10-43.79×10-62.80×10-43624.9832773.62×103

2.86×10-44.21×10-62.86×10-43550.5154263.55×103

2.93×10-44.64×10-62.92×10-43479.3318283.48×103

3.00×10-45.06×10-62.98×10-43411.2215873.41×103

3.06×10-45.48×10-63.04×10-43346.0015933.35×103

3.13×10-45.90×10-63.10×10-43283.4740173.28×103

3.20×10-46.32×10-63.17×10-43223.4861173.22×103

3.27×10-46.75×10-63.23×10-43165.8878153.17×103

3.34×10-47.17×10-63.29×10-43110.5405453.11×103

3.40×10-47.59×10-63.35×10-43057.3246223.06×103

3.47×10-48.01×10-63.41×10-43006.1045123.01×103

3.54×10-48.44×10-63.47×10-42956.7790652.96×103

YE~1/(YE*-YE)-YE

经计算,曲线下面积为0.030435，计算得传质单元高度HOE=24.64268，体积总传质系数KYEa=150.5884m·h·

(kgA/kgS).（2）桨叶转速=256r/min

从图中选取任意20个点XRYEYE*1/(YE*-YE)1/(YE*-YE)-YE1.74×10-46.78×10-211.80×10-45555.4524325.56×103

1.82×10-47.20×10-71.88×10-45332.7908885.33×103

1.91×10-41.45×10-61.97×10-45124.2572315.12×103

1.99×10-42.19×10-62.05×10-44932.3826874.93×103

2.08×10-42.92×10-62.13×10-44755.2108044.76×103

2.17×10-43.66×10-62.21×10-44591.1406044.59×103

2.25×10-44.39×10-62.30×10-44438.7946484.44×103

2.34×10-45.13×10-62.38×10-44296.9308024.30×103

2.43×10-45.86×10-62.46×10-44164.5242514.16×103

2.51×10-46.60×10-62.54×10-44040.6802144.04×103

2.60×10-47.33×10-62.62×10-43924.5699813.92×103

2.69×10-48.07×10-62.70×10-43815.5091513.82×103

2.78×10-48.80×10-62.78×10-43712.8785893.71×103

2.86×10-49.54×10-62.86×10-43616.1420843.62×103

2.95×10-41.03×10-62.94×10-43524.7872413.52×103

3.04×10-41.10×10-63.02×10-43438.3909853.44×103

3.12×10-41.17×10-63.10×10-43356.5754783.36×103

3.21×10-41.25×10-63.17×10-43278.9678423.28×103

3.30×10-41.32×10-63.25×10-43205.2649733.21×103

3.38×10-41.39×10-63.33×10-43135.1922093.14×103

3.47×10-41.47×10-63.41×10-43068.4723613.07×10

31/(YE*-YE)-YE

经计算,曲线下面积为0.059494，计算得传质单元高度HOE=12.60631，体积总传质系数KYEa=294.3687m·h·(kgA/kgS).

（3）桨叶转速=296r/min

XRYEYE*1/(YE*-YE)1/(YE*-YE)-YE1.32×10-42.71×10-201.39×10-47203.9362067.20×103

1.42×10-43.48×10-61.49×10-46851.1970026.85×103

1.53×10-47.04×10-61.60×10-46527.7932486.53×103

1.64×10-41.06×10-51.71×10-46235.9827056.24×103

1.75×10-41.41×10-51.82×10-45971.3064425.97×10

31.86×10-41.77×10-51.92×10-45730.211525.73×103

1.97×10-42.13×10-52.03×10-45509.6991655.51×103

2.08×10-42.48×10-52.13×10-45307.2698315.31×103

2.19×10-42.84×10-52.24×10-45120.8029625.12×103

2.30×10-43.19×10-52.34×10-44948.5070544.95×103

2.41×10-43.55×10-52.44×10-44788.8402894.79×103

2.52×10-43.90×10-52.55×10-44640.4854554.64×103

2.63×10-44.26×10-52.65×10-44502.2966844.50×103

2.74×10-44.61×10-52.75×10-44373.2780154.37×103

2.85×10-44.97×10-52.85×10-44252.5650894.25×103

2.96×10-45.33×10-52.95×10-44139.3923634.14×103

3.07×10-45.68×10-53.05×10-44033.0921984.03×103

3.18×10-46.04×10-53.15×10-43933.067653.93×103

3.29×10-46.39×10-53.24×10-43838.7949733.84×103

3.40×10-46.75×10-53.34×10-43749.8017963.75×103

3.51×10-47.10×10-53.44×10-43665.6715793.67×103

1/(YE*-YE)-YE

经计算,曲线下面积为0.35448，计算得传质单元高度HOE=2.11578，体积总传质系数KYEa=

1753.92m·h·(kgA/kgS).

实验结论：

通过不同序列的数据可知，当水、煤油流量一定时，桨叶转速越大，塔顶轻相苯甲酸浓

度降低，

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实验七填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定

实验七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

化工原理实验指导 109 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y1、y2的关系;

2、测定气体流量与气体进出口浓度y1、y2的关系;

3、测定吸收剂及气体温度与气体进出口浓度y1、y2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Kya的测定

传质速率式： NA=Kya·V填·△Ym (1)

物料衡算式： G空(Y1-Y2)=L(X1-X2) (2)

相平衡式： Y=mX (3)

(1)和(2)式联立得： Kya= 12()mGYYVY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y1>10%,属于高浓度气体吸收，所以：

Y1=

111yy ； Y2=

221yy ；

G空—空气的流量（由装有测空气的流量计测定）,Kmol/m2·h；

V填—与塔结构和填料层高度有关；

其中：22112211ln)()(mXYmXYmXYmXYYm (5)

填料吸收传质系数的测定

填料吸收传质系数的测定

序号：

40

化 工 原 理 实 验 报 告

实 验 名 称： 填料吸收传质系数的测定

学 院： 化学工程学院

专 业： 化学工程与工艺

1、熟悉填料塔的构造与操作。

2、观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。

3、掌握总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素。

4、学习气液连续接触式填料塔，利用船只速率方程处理传质问题的办法。

一、 实验原理

本装置先用吸收柱讲将水吸收纯氧形成富氧水后(并流操作)，送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数axK，并进行关联，得到baVALKax的关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。本实验引入了计算机在线数据采集技术，加快了数据记录与处理的速度。

1、填料塔流体力学特性

气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中，此压降对气速作图可得一斜率为1.8～2的直线(图中aa线)。当有喷淋量时，在低气速下(c点以前)压降也正比于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降(图中bc段)。随气速的增加，出现载点(图1中c点)，持液量开始增大，压降-气速线向上弯，斜率变陡(图中cd段)。到液泛点(图中d点)后，在几乎不变的气速下，压降急剧上升。

图一 填料层压降-空塔气速关系示意图

2、传质实验

填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。

本实验是对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相的平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。整理得到相应的传质速率方式为：

实验十三吸收塔的操作及吸收传质系数的测定

实验十三吸收塔的操作及吸收传质系数的测定

Y

Y1

Y2

X X1 X2

图12-1 吸收操作线和平衡线 操作线22()LYXXYG

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aKy和aKx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

12YmYYVZKaY （12-1）

**1122*11*22()()()ln()mYYYYYYYYY (12-2)

式中yK气相总传质系数，mol/m2·h；

mY塔顶、塔底气相平均推动力；

a填料的有效比表面积，m2/m3；

aKy气相总体积吸收传质系数，mol/m3·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m2，24D，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：

vpqVRT，p――压力Pa，压力表测量空气压力；qv――体积流量m3/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(')()fvvfqq）；T――空气温度K，温度计测量。 （4）Y1――1111yYy，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）Y2――2221yYy，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mY

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。

试验七填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定

试验七填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定

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。