化工原理实验—吸收.doc

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1、化工原理实验教案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：或式中：Ky气相总传系数，mol

2、/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：又有文献可知：和，综合可得，显然Kya与气体流量及液体流量均有密切

3、关系。比较a、b大小，可讨论气膜控制或液膜控制。实验五吸收实验7/7化工原理实验教案b．气相平均推动力Δym将操作线方程为：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：图5-1吸收操作线和平衡线其中；，，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：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

4、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N

5、A增大，溶质吸收量增大。实验五吸收实验7/7化工原理实验教案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

6、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。ab图5-2L/G大小对操作的影响三、实验

7、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实验五吸收实验7/7化工原理实验教案五、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

8、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：实验五吸收实验7/7化工原理实验教案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