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)
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。
实验八 吸收实验—填料塔吸收传质系数的测定
一、实验目的
⒈了解填料塔吸收装置的基本结构及流程；
⒉掌握总体积传质系数的测定方法；
⒊测定填料塔的流体力学性能；
⒋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； ⒌了解气相色谱
仪和六通阀在线检测CO2浓度和测量方法；
二、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Kxa和HOL。
⒈计算公式：
填料层高度h为： h=⎰h
0dh=LKXaΩ⎰XbdXX-X*Xa=HOL⋅NOL A=L
mV，则：
NOL=11-Aln[(1-A)Yb-mXa
Yb-mXb+A]令：吸收因数
HOL=LKxaΩ=hNOL
KXa=LHOLΩ
式中：h──填料层高度，m； L──液体的摩尔流量，kmol/s；
Ω──填料塔的横截面积，m2；
Kxa──以△X为推动力的液相总体积传质系数，kmol/(m3〃s)；
HOL──液相总传质单元高度，m；
NOL──液相总传质单元数，无因次；
Xa，Xb──CO2在塔顶、塔底液相中的摩尔比浓度，无因次；
Ya，Yb──CO2在塔顶、塔底气相中的摩尔比浓度，无因次。
⒉测定方法 (a)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。 (b)测定塔顶和塔底气相组成yb和ya； (c)平衡关系。
本实验的平衡关系可写成： Y=mX 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。
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。
