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化工原理实验—吸收

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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 4. 学会使用GC

二、实验原理 吸收操作是分离气体混合物的方法之一，在实际操作过程中往往同时具有净化与回收双重目的。因而，气体出口浓度y2是度量该吸收塔性能的重要指标，但影响y2的因素很多，因为吸收传质速率NA由吸收速率方程式决定。

(一). 吸收速率方程式： 吸收传质速率由吸收速率方程决定 ：

myAyaVKN填 或 myAyAKN 式中： Ky 气相总传系数，mol/m3.s； A 填料的有效接触面积，m2； Δym 塔顶、塔底气相平均推动力， V填 填料层堆积体积，m3； Kya 气相总容积吸收传质系数，mol/m2.s。 从前所述可知，NA的大小既与设备因素有关，又有操作因素有关。

(二).影响因素： 1．设备因素： V填与填料层高度H、填料特性及放置方式有关。然而，一旦填料塔制成，V填就为一定值。 2．操作因素： a．气相总容积吸收传质系数Kya 根据双膜理论，在一定的气温下，吸收总容积吸收传质系数Kya可表示

成： akmakaKxyy11

又有文献可知：ayGAak和bxLBak，综合可得bayLGCaK，显然Kya与气体流量及液体流量均有密切关系。比较a、b大小，可讨论气膜控制或液膜控制。 精选文库 -- 2 b．气相平均推动力Δym 将操作线方程为：22)(yxxGLy的吸收操作线和平衡线方程为：y＝mx的平衡线在方格纸上作图，从图5-1中可得知：

2121lnyyyyym



图5-1 吸收操作线和平衡线 其中 ；11*111mxyyyy，22*222mxyyyy，另外，从图5-1中还可看出，该塔是塔顶接近平衡。 (三). 吸收塔的操作和调节： 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η可近似用下式计算：

121211yyyyy

吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的，控制和调节吸收操作结果的是吸收剂的进口条件：流率L、温度t、浓度x2三个因素。 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NA增加，溶质吸收量L增加，那么出口气体的组成y2减小，回收率η增大。 当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数Kya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。 当液相阻力较大时增加液体的流量。传质系数Kya大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率NA增大，溶质吸收量增大。 吸收剂入口温度对吸收过程影响也甚大，也是控制和调节吸收操作的一精选文库 -- 3 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akmaKxy1将随之减小，结果使吸收效果变好，y2降低，而平均推动力Δym或许会减小。对于气相控制的吸收过程，降低操作温度，过程阻力akaKyy11不变．但平均推动力Δym增大，吸收效果同样将变好。总之，吸收剂温度的降低，改变了相平衡常数，对过程阻力及过程推动力都产生影响，其总的结果使吸收效果变好，吸收过程的回收率增加。 吸收剂进口浓度x2是控制和调节吸收效果的又一重要因素。吸收剂进口浓度的降低，液相进口处的推动的增大，全塔平均推动力也将随之增大而有利于吸收过程回收率的提高。 应当注意，当气液两相在塔底接近平衡（L/G＜m）（见图5－2a）欲降低y2，提高回收率，用增加吸收剂用量的方法更有效。但是当气液两相在塔顶接近平衡时（L/G＞m）（见图5－2b）提高吸收剂用量，即增大L/G并不能使y2明显的降低，只有用降低吸收剂入塔浓度x2才是有效的。

a b 图5 - 2 L/G大小对操作的影响 三、实验要点 1．单元操作 ----- 吸收单元操作的特点；回收率η的影响因素； 2．实验结果 ----- 双膜理论、分析吸收过程属于气膜控制或液膜控制； 3．实验测量 ----- 气体转子流量计的读数以及校正； 4．实验流程 ----- 液泛现象及预防，液封的作用及控制； 5．实验设备 ----- 填料吸收塔的结构及操作及填料介绍。

四、实验装置示意图及流程 精选文库 -- 4 五、实验步骤 (一).设备： 本实验装置是空气―丙酮混合气―水吸收系统，吸收塔为填料吸收塔，气体是经定值器将压力恒定的室温空气，进入丙酮容器鼓泡而出，得到的丙酮已达饱和的混合气，吸收剂为自来水，用色谱分析的方法，测定混合气进口浓度y1及混合气出口浓度y2。 (二).测试准备： 1.接通气路，打开水流量计开关，再打开定值器开关，将压力恒定在0.02MPa左右，然后，打开气体转子流量计，把水和气的转子流量计调节至精选文库 -- 5 测试时的最大值，仔细检查设备是否有漏液、液泛等不正常现象，如果一切正常，即可开始调试。 2．测试： 在上面的步骤完成后，用分别改变水流量、空气流量（均由小至大）、及水温（升高）的方法，测数组数据。每改变一次水流量或空气流量，均需间隔数分钟取样，或出口水温基本恒定。取样时，先取y1再取y2。 3. 注意事项： 气体流量不能超过600 L/h，液体流量不能超过7L/h，否则有可能液泛。液封的液位高低由后面的阀门控制。

六、实验操作原则及内容 (一).实验操作原则： 1．先开水的开关，后开气的开关，并测量空气的温度。？ 2．y1每次都要测量，且要先测y2，后测y1，防止影响吸收的平衡。 3．注意控制液封的水位，且要防止液泛。 4．加热温度要小于50℃，。（电压95伏左右） 5．改变控制条件时，要经过10 ~ 15 min时间稳定。 (二).实验内容： 1．在空气流量恒定条件下，改变清水流量，测定气体进出浓度y1、y2，计算组分回收率η，传质推动力面Δym和传质系数Kya。 2．在清水流量恒定条件下，改变空气流量，测定气体进出口浓度y1、y2，计算组分回收率η，传质推动力面Δym和传质系数Kya。 3．在空气流量和清水流量恒定条件下，改变清水温度，测定气体进出口浓度y1、y2，计算组分回收率η，传质推动力面Δym和传质系数Kya。

七、实验数据记录及数据处理 (一). 设备参数： 填料：瓷质拉西环； 气液接触方式：气 ~ 液逆流； (二). 操作参数： 定值器压力：0.02-0.04MPa ( 表压 ) (三).原始数据记录： 1．常数： 填料塔直径D：40 mm；填料塔高度H：220 mm； 色谱仪系数：0.18；室温：10℃；气压：101.3KPa 2．实验数据记录：

序号 气体流量 G / (L/h) 水流量 L / (L/h) 气体进口浓度 色谱峰高 气体出口浓度 色谱峰高 水进口 温度/℃ 水出口 温度/℃ 混合气 温度/℃ 精选文库 -- 6 (四)计算结果 序号 气体流量G Kmol / m2.h 水流量L Kmol / m2.h x1 Δym η Kya

1 2 3 4 5

八、实验数据处理中注意事项说明： 1．气体流量计在0.02MPa下使用，与气体流量计标定时的状态不同，故需校正：

00PT

TPGGN

2．吸收剂的进口温度由半导体温度计测得，需计算全塔平均温度，来查得各组的m值。全塔平均温度为：

2出进ttt

3．色谱仪上读得的峰面积正比于取样气相浓度，进出口峰面积之比，等于气体进出口浓度y1， y2之比。

4. 丙酮的安托因方程系数 tCBAlgP P：mmHg A：6.75.30 B：1030.96 C：209.83 t：℃ （5~45℃）

九、实验数据处理结果的讨论及要求

1 2 3 4 5 精选文库

-- 7 1．在空气流量恒定条件下，改变清水流量，讨论组分回收率η，传质推动力面Δym和传质系数Kya的变化规律。 2．在清水流量恒定条件下，改变空气流量，讨论组分回收率η，传质推动力面Δym和传质系数Kya的变化规律。 3．从实验数据分析水吸收丙酮是气膜控制还是液膜控制，还是两者兼而有之。

十、思考题 1．从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收温度对吸收过程的影响？ 2．从实验数据分析水吸收丙酮是气膜控制还是液膜控制，还是两者兼而有之？ 3．填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置，液封装置是如何设计的。 4．将液体丙酮混入空气中，除实验装置鼓泡器中用到的方法外，还可有哪几种？

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化工原理 第六章 吸收

化工原理 第六章 吸收


不同的溶质在同一个溶剂中的溶解度不同，溶解度很大的
气体称为易溶气体，溶解度很小的气体称为难溶气体；同
一个物系，在相同温度下，分压越高，则溶解度越大；而
分压一定，温度越低，则溶解度越大。这表明较高的分压
和较低的温度有利于吸收操作。在实际吸收操作过程中，
溶质在气相中的组成是一定的，可以借助于提高操作压力
.
第二节 吸收中的气液相平衡
相平衡关系随物系的性质、温度和压力而异，通常由
实验确定。图6-3是由实验得到的SO2和NH3在水中的溶解度
曲线，也称为相平衡曲线。图中横坐标为溶质组分(SO2、
NH3)在液相中的摩尔分数
x
，纵坐标为溶质组分在气相中
A
的分压 p A 。从图中可见：在相同的温度和分压条件下，
体，该值很小。
2.2注意事项
①亨利定律只适用于稀溶液,如常压下难溶或少溶气体的吸收， 否则就有偏差；
②只适用于与溶剂不发生化学反应的气体的吸收；
③溶解度系数随温度升高而降低,即T↑，H↓；
④应用于较高压强时,如5atm以上，分压应以逸度代替；
⑤为了使用方便,亨利定律可以改写成以下形式:
pA ExA, yA mxA,
图6-4 吸收平衡线
.
第二节 吸收中的气液相平衡
2.相平衡线在吸收过程中的应用 2.1判断吸收能否进行。由于溶解平衡是吸收进行的极限,所以， 在一定温度下，吸收若能进行，则气相中溶质的实际组成 Y A 必须大 于 则与过液程相反中向溶进质行含，量为成解平吸衡操时作的。组图成6-4Y中A ，的即A点YA 为 Y实A。 际若操出作现点Y,A 若 AY 点A 时位， 于平衡线的上方，则 YA为吸Y A 收过程；若A点在平衡线上,YA=YA*,体 系达平衡，吸收过程停止；当A点位于平衡线的下方时,则YA<YA*,为解 吸过程。 2.2 确定吸收推动力。显然,YA>YA*是吸收进行的必要条件，而差 值 △YA=YA-YA* 则是吸收过程的推动力，差值△YA越大，则吸收速率必 然越大。 2.3同理,若以液相为研究对象,在一定条件下,要让吸收过程能进 行,则液相中溶质的实际组成XA必须小于与实际气相中溶质含量YA成平 衡时的液相组成XA*,即XA<XA*,差值△XA=XA* -XA即为吸收过程的推动力, 该值越大,吸收速率也就越大。否则,过程必为解吸操作。
化工原理实验报告-填料塔吸收实验

化工原理实验报告-填料塔吸收实验

填料吸收塔吸收操作及体积吸收系数的测定课程名称：过程工程原理实验（乙）指导老师：成绩：__________________实验名称：同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的1.了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作。

2.观察填料吸收塔的液泛显现，测定泛点空塔气速。

3.测定填料层压降ΔP与空塔气速u的关系曲线。

4.测定含氨空气—水系统的体积吸收系数K Yα。

二、实验装置1.本实验装置的流程示意图见图5-1。

主体设备是内径70毫米的吸收塔，塔内装10×9×1陶瓷拉西环填料。

2.物系是（水—空气—氨气）。

惰性气体空气由漩涡气泵提供，氨气由液氨钢瓶供应，吸收剂水采用自来水，它们分别通过转子流量计测量。

水葱塔顶喷淋至填料层与自下而上的含氨空气进行吸收过程，溶液由塔底经液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经吸收后的尾气由塔顶排至室外，自塔顶引出适量尾气，用化学分析法对其进行组成分析。

1—填料吸收塔2—旋涡气泵3—空气转子流量计4—液氨钢瓶5—氨气压力表6—氨气减压阀7—氨气稳压罐8—氨气转子流量计9—水转子流量计10—洗气瓶11—湿式流量计12—三通旋塞13、14、15、16—U型差压计17、18、19—温度计20—液位计 图5-1填料塔吸收操作及体积吸收系数测定实验装置流程示意图三、基本原理（一）填料层压力降ΔP 与空塔气速u 的关系气体通过干填料层时（喷淋密度L =0），其压力降ΔP 与空塔气速u 如图6中直线A 所示，此直线斜率约为1.8，与气体以湍流方式通过管道时ΔP 与u 的关系相仿。

如图6可知，当气速在L 点以下时，在一定喷淋密度下，由于持液量增加而使空隙率减小，使得填料层的压降随之增加，又由于此时气体对液膜的流动无明显影响，在一定喷淋密度下，持液量不随气速变化，故其ΔP ~u 关系与干填料相仿。

化工原理实验实验报告

化工原理实验实验报告

篇一：化工原理实验报告吸收实验姓名专业月实验内容吸收实验指导教师一、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kya.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uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?p[mmh20/m]为纵坐标，在z?p~uo关系z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。

当液体喷淋量l0=0时，可知为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为l1时，?p~uo为一折线，若喷淋量越大，z?p值较小时为恒持z折线位置越向左移动，图中l2＞l1。

每条折线分为三个区段，液区，?p?p?p~uo关系曲线斜率与干塔的相同。

值为中间时叫截液区，~uo曲zzz?p值较大时叫液泛区，z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点a。

姓名专业月实验内容指导教师?p~uo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z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?p~uo关系图 z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，吸收姓名专业月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： na?kya???h??ym（1）式中：na——被吸收的氨量[kmolnh3/h]；?——塔的截面积[m2]h——填料层高度[m]?ym——气相对数平均推动力kya——气相体积吸收系数[kmolnh3/m3·h]被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）：na?v(y1?y2)?l(x1?x2) （2）式中：v——空气的流量[kmol空气/h]l——吸收剂（水）的流量[kmolh20/h]y1——塔底气相浓度[kmolnh3/kmol空气]y2——塔顶气相浓度[kmolnh3/kmol空气]x1，x2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolnh3/kmolh20]由式（1）和式（2）联解得：kya?v(y1?y2)（3） ??h??ym为求得kya必须先求出y1、y2和?ym之值。

《化工原理吸收》课件

《化工原理吸收》课件

02 模拟方法可以预测不同操作条件下的吸收效果， 以及优化吸收设备的结构和操作参数。
03 常用的模拟方法包括物理模型模拟、数学模型模 拟和实验模拟等。
吸收过程的优化策略
01
吸收过程的优化策略是通过调整操作条件和设备参数
来提高吸收效果的方法。
02
优化策略通常包括选择合适的吸收剂、优化操作条件
、改进设备结构和操作参数等。
增加流速可以提高溶质的 传递速率，但同时会增加 设备的投资和能耗。
04
吸收设备与流程
吸收设备的类型与特点
填料塔
结构简单，易于制造， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
板式塔
传质效率高，处理能力 大，适用于气体流量较 大、溶液组成较高的情
况。
喷射器
结构简单，操作方便， 适用于气体流量较小、 溶液组成较低的情况。
THANK YOU
感谢各位观看
溶解度与相平衡的关系
物质在气液两相中的溶解度差异是吸收过程得以进行的驱动力。
亨利定律与相平衡
亨利定律：气体在液体中的溶解度与该气体在气液界 面上的分压成正比。
输标02入题
亨利定律的数学表达式：(Henry's Law)：(c = kP)
01
03
亨利定律的应用：通过测量气体的溶解度和气液界面 上的分压，可以计算出亨利常数，进而了解物质在特
03
优化策略的目标是提高吸收效果、降低能耗和减少环
境污染等。
06
吸收的实际应用
工业废气的处理
工业废气处理
吸收法可用于处理工业生产过程中产生的废气，如硫氧化物 、氮氧化物等有害气体。通过吸收剂的吸收作用，将有害气 体转化为无害或低害物质，达到净化废气的目的。