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院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师
一、 实验名称：
吸收实验
二、实验目的：
1.学习填料塔的操作；
2. 测定填料塔体积吸收系数K Y a .
三、实验原理：
对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。
（一）、空塔气速与填料层压降关系
气体通过填料层压降△P 与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。
若以空塔气速o u [m/s]为横坐标，单位填料层压降Z
P ∆[mmH 20/m]为纵坐标，在双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量L 0=0时，可知
Z P ∆~o u 关系为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为L 1时，Z
P ∆~o u 为一折线，若喷淋量越大，折线位置越向左移动，图中L 2＞L 1。每条折线分为三个区段，
Z P ∆值较小时为恒持液区，Z P ∆~o u 关系曲线斜率与干塔的相同。Z P ∆值为中间时叫截液区，Z
P ∆~o u 曲线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点A 。
Z P ∆值较大时叫液泛区，吸收实验
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院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 Z
P ∆~o u 曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B 。在液泛区塔已无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。
图2-2-7-1 填料塔层的Z
P ∆~o u 关系图
图2-2-7-2 吸收塔物料衡算
（二）、吸收系数与吸收效率
本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收
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院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示： m Ya A Y H K N ∆⋅⋅Ω⋅= （1） 式中：N A ——被吸收的氨量[kmolNH 3/h]；
Ω——塔的截面积[m 2]
H ——填料层高度[m]
∆Y m ——气相对数平均推动力
K Y a ——气相体积吸收系数[kmolNH 3/m 3·h]
被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）：
)()(2121X X L Y Y V N A -=-= （2） 式中：V ——空气的流量[kmol 空气/h]
L ——吸收剂（水）的流量[kmolH 20/h]
Y 1——塔底气相浓度[kmolNH 3/kmol 空气]
Y 2——塔顶气相浓度[kmolNH 3/kmol 空气]
X 1，X 2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolNH 3/kmolH 20]
由式（1）和式（2）联解得：
m
Ya Y H Y Y V K ∆⋅⋅Ω-=)(21 （3） 为求得K Y a 必须先求出Y 1、Y 2和∆Y m 之值。
1、Y 1值的计算：
02
01198.0V V Y = （4） 式中：V 01——氨气换算为标态下的流量[m 3/h]
V 02——空气换算为标态下的流量[m 3/h]
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院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师
0.98——氨气中含纯NH 3分数
对氨气：
2
121010200101T T P P P T V V ⋅⋅⋅=ρρ （5） 式中：V 1——氯气流量计上的读数[m 3/h]
T 。，P 。——标准状态下氨气的温度[K]和压强[mmHg]
T 1，P 1——氨气流量计上标明的温度[K]和压强[mmHg]
T 2，P 2——实验所用氨气的温度[K]和压强[mmHg]
0ρ——标准状态下氨气的密度（=0.769kg/m 3）
02ρ——标准状态下空气的密度（=1.293kg/m 3）
对空气：
4
34300202T T P P P T V V ⋅⋅= （6） 式中：V 2——空气流量计读数[m 3/h]
T 。，P 。——标准状态下空气的温度[K]和压强[mmHg]
T 3，P 3——空气流量计上标明的温度[K]和压强[mmHg]
T 4，P 4——实验所用空气的温度[K]和压强[mmHg]
Y 1也可用取样分析法确定（略）。
2、Y 2值分析计算
在吸收瓶内注入浓度为N S 的H 2SO 4V S [ml]，把塔顶尾气通入吸收瓶中。设从吸收瓶出口的空气体积为V 4[ml]时瓶内H 2SO 4Vs 即被NH 3中和完毕，那么进入吸收瓶的NH 3体积V o3可用下式计算：
][1.2203ml V N V S S = （7）
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院 专业 班 年 月 日 实验内容 指导教师 通过吸收瓶空气化为标准状态体积为：
][5
500404ml T P P T V V ⋅= （8） 式中：V 4——通过吸收瓶空气体积[ml]，由湿式气量计读取
T 。，P 。——标准状态下空气的温度[K]和压强[mmHg]
T 5，P 5——通过吸收瓶后空气的温度[K]和压强[mmHg]
故塔顶气相浓度为：
04
032V V Y = （9） 3、塔底X 1~Y*1的确定
由式（2）知：2211)(X Y Y L V X +-=
，若X 2=0，则得： )(211Y Y L
V X -= （10） X 1值亦可从塔底取氨水分析而得。设取氨水V N `[ml]，用浓度为N S `的H 2SO 4来滴定，中和后用量为V S `[ml]，则：
`
``018.01N S S V V N X = （11） 又根据亨利定律知，与塔底X 1成平衡的气相浓度Y 1*为：
11X P
E Y =* （12） 式中：P ——塔底操作压强绝对大气压（atm ）
E ——亨利系数大气压，可查下表取得：
