填料吸收塔实验
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实验7 填料吸收塔实验
一、实验目的
（1）了解填料吸收塔的结造及流程，熟悉操作；
（2）测定通过干、湿填料层的压强降与气速的关系曲线；
（3）掌握和测定填料吸收塔的总传质系数的测定方法并分析其影响因数；
（4）学习气液连续接触式填料塔利用传质速率方程处理传质问题的方法。
二、实验原理
（1）气体至上而下通过填料层时，由于局部及摩擦阻力而产生压强降，当气体通过干填料层时，气体的压强降仅于气体的流速有关，其性质与管路中流体阻力相似，在双对数座标绘呈直线关系。
当塔内有液体喷淋时，气体通过填料层压强降，不但与气速有关而且与喷淋密度有关，当喷淋密度一定，气速较小压强降和气速关系与干填料层时相似，当气体量增大到某值时，压强降与气速关系线的斜率开始增大，塔内会出现液体被部分截留，积聚以及鼓泡浮动和喷射等一系列现象，称为液泛。
液泛现象的初始点（条件）称为液泛点，液泛点是气速与压降关系线的另一个转折点。
通过实验以测得液泛点，液泛开始后可观察到液体逐渐充满填料空隙，气体只能鼓泡上升，压力降急剧增大与气流速度成垂直关系。
（2）本实验以水吸收空气中的氨气，反映吸收性能的主要参数是吸收系数。
在填料塔内的总吸收过程，可用总吸收方程式来表示。
m ya A y HS K N ∆=
以上方程式中Ｋｙａ 即是要测的总体积吸收系数。
此系数可看成气相总吸收系数Ｋｙ与单位体积的有效吸收面积ａ的乘积，而a 〃HS 三个量相乘即是总吸收面积。
由实验可测得N A Ly m 代入上式中即可得到Ｋｙ
ａ的间接测量值。
由物料衡算：N V y y A =-()12
其中V —惰性气体（空气）流量〔 Kmol NH 3空气/h 〕
用转子流量计测取的流量是在P 压强和t 温度下的体积流量： 21N p 293)t 273(760V V ρρ+=
对平衡线符合亨力定律并且浓度很低时，平衡关系： X )m 1(1mX
y *-+=
可用y m X *=表示，此时操作线与平衡线为直线
)2y 2y ()1y 1y (ln )2y 2y ()1y 1y (m y :*-*-*--*-=∆于是
塔底和塔顶液相组成分别为X 1和X 2
清水 0X 2=
)X X (L N 21A
-=水 水L N X A
1=
L 水—喷淋水量 (kol/h)
对于塔顶气相组成，这里采取化学吸收法测得，将塔顶气体与具有一定体积和一定浓度的硫酸溶液在一特制容器内接触反应，塔顶气体中的氨气与硫酸反应到完全中和时，即可算出参加反应的氨气量，而未参加反应的空气，又用湿式流量计测出体积数，于是： 空气
0NH 02V V y 3
= （比摩尔） V T P T P V 10010'⋅=空气
V ONH3—22.1V s N s (推导从略） 整理)P V P N V T T (1.22y 10S S 01
2'⨯=
三、实验装置
本实验用水吸收空气—氨气混合气体中的氨。
设备主体是用有机玻璃制作的填料塔，内装12×12拉西环填料。
空气由罗茨风机（或叶氏风机）经缓冲罐进入管线。
在进塔前与氨气混合配成一定浓度的混合气体，由塔底进入塔内，流量由转子流量计计量，氨气由液氨钢瓶供给，经减压阀缓冲罐进入管路与空气混合。
水由高位槽经转子流量计计量由塔顶喷淋。
吸收液经液封装置排出塔外，经吸收后尾气由塔顶排出，并设有取样管，将尾气引人吸收盒进行浓度测定。
在各相应的部位设有压差计，温度计等测量仪表。
四、实验方法
1、塔性能测定
（1）实验前的准备工作：熟悉实验装置及流程、观察氨气、空气、水、各系统之间的关系，检查各部位是否正常，对照实验装置思考操作方法。
（2）先开吸收液（水）调节阀，使填料充分润湿后控制流量在合适数值。
（3）全开风机旁路阀门关闭进口阀，启动风机进口阀（进转子流量计）调节流量，当进口阀达到全开程度时再增加流量可关闭小旁通阀门。
（4）用上述方法测取湿填料压强降（与进气量关系）直到出现液体泛现象为止。
记录12组以上数据，数据间隔要合理。
2、吸收系数测定
（5）确定适宜空气量和吸收剂（水）用量，开启阀门、调好。
（6）将吸收盒内放入2ｍｌ左右的稀硫酸溶液（浓度已知）并滴入1～2滴甲基红指示液接好管线。
闭上玻璃旋塞看好湿式流量计指针的位置。
（7）开氨气并调节氨减压阀，使氨缓冲罐内压强在0.05～0.08MPa 表压范围，如无泄漏再打开氨气调节阀使氨气通过转子流量计进入系统与空气混合，氨气进入量应事先估算好，（约占空气流量的3%左右）。
（8）通入氨气后，吸收塔很快达到稳定吸收（约0.5～1分钟）后，打开尾气玻璃旋塞，进行尾气组成测定。
记录有关数据。
（9）共做三次上述测定(三组数据)要求空气量和吸收剂量(水)各改变一次。
（10）停车时先闭氨全阀、全开风机旁路阀，关闭空气转子流量计阀门，然后在停电，整理有关设备和仪器。
五、注意事项
（1）开风机前一定要全开旁路阀门，全闭转子流量计阀(防止冲击浮子)，停风机时也一样。
（2）打开氨气瓶阀门和使用氨减压阀时一定要特别慎重，必须要清楚使用方法后再动（一般由教师开启），停用时一定要想好关闭方向后在关闭。
（3）每次测定后（即硫酸液体变色后）应马上关闭氨气转子流量计阀门。
下次测定时再打开。
（4）发现氨气或其他流体有明显的泄漏时，要及时报告，需停车时，一定要按步骤停车。
（5）注意压力计使用和调整。
（6）不可在不通入空气的情况下向塔内通入氨气。
六、记录表格和数据处理
七、数据处理
（1）在双对数座标上作出空塔速度与压强降的图线，作出质量流速与压强降关系线。
（2）求出吸收塔的总体积吸收系数Ｋｙa测量值，并将计算过程中的主要参数制成表格
八、实验讨论题
（1）实验的主要内容是什么？说明需要测取的内容？
（2）选择吸收操作条件应考虑什么问题？
（3）硫酸吸收法测定尾气组成的原理和方法如何？
（4）实验过程中应注意什么问题。
（5）全塔压强降和气流速度有何关系？在双对数座标上应是什么图线？
（6）什么是载液和液泛现象？对吸收操作有何影响？
（7）什么是吸收速率方程？什么是吸收推动力？什么是吸收速率和吸收系数？测定总体积吸收系数有何意义？
（8）改变液体喷淋量和改变气体量对吸收有何影响？
（9）吸收系数和什么因素有关？
（10）什么是亨力定律？本实验用亨力定律解决什么问题？
（11）罗茨风机为什么要用旁路和旁路调节阀？哪些流体输送机械需要旁路？哪些不需要旁路？
（12）查取亨力系数的温度值应如何确定？说明道理？
（13）以水吸收空气中的氨气是属于气膜控制过程，还是液膜控制过程？能否以你的实验数据加以说明？
（14）在不改变进气浓度的情况下要想提高塔底吸收液（氨水）的浓度，有什么办法？这时又会带来什么问题？
（15）实验中所加入的氨气流量大小应考虑什么问题？试说明低浓度吸收和高浓度吸收的区别？
（16）说明操作温度和操作压力对吸收过程的影响？。
