（年7月整理）吸收实验实验报告

本文格式为Word版，下载可任意编辑（年7月整理）吸收实验实验报告 一、 试验名称： 汲取试验 二、试验目的： 1.学习填料塔的操作； 2. 测定填料塔体积汲取系数 K Y a. 三、试验原理： 对填料汲取塔的要求，既盼望它的传质效率高，又盼望它的压降低以省能耗。但两者往往是冲突的，故面对一台汲取塔应摸索它的相宜操作条件。 （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，常通过试验测定。 若以空塔气速ou m/s为横坐标，单位填料层压降ZP DmmH 2 0/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ZP Dou 关系为始终线，其斜率约 1.02，当喷淋量为 L 1 时，ZP Dou 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，ZP D值较小时为恒持液区，ZP Dou 关系曲线斜率与干塔的相同。ZP D值为中间时叫截液区，ZP Dou 曲线斜率大于 2，持液区与截液区之间的转折点叫截点 A。ZP D值较大时叫液泛区，ZP Dou 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。塔的最相宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。 汲取试验 图 2-2-7-1 填料塔层的ZP Dou 关系图 图 2-2-7-2 汲取塔物料衡算 （二）、汲取系数与汲取效率 本试验用水汲取空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜掌握。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，汲取平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其汲取速率方程可用下式表示： m Ya AY H K N D W = （1） 式中：N A 被汲取的氨量kmolNH 3 /h； W 塔的截面积m 2 H填料层高度m D Y m 气相对数平均推动力 K Y a气相体积汲取系数kmolNH 3 /m 3 h 被汲取氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图 2-2-7-2）： ) ( ) (2 1 2 1X X L Y Y V N A - = - = （2） 式中：V空气的流量kmol 空气/h L汲取剂（水）的流量kmolH 2 0/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 2 0 由式（1）和式（2）联解得： mYaY HY Y VKD W-=) (2 1 （3） 为求得 K Y a 必需先求出 Y 1 、Y 2 和 D Y m 之值。 1、Y 1 值的计算： 0202198 . 0VVY = （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 0.98氨气中含纯 NH 3 分数 对氨气： 2 12 10102021 01T TP PPTV V =rr （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 试验所用氨气的温度K和压强mmHg 0r 标准状态下氨气的密度（=0.769kg/m 3 ） 02r 标准状态下空气的密度（=1.293kg/m 3 ） 对空气： 4 34 3002 02T TP PPTV 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 试验所用空气的温度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 在汲取瓶内注入浓度为 N S 的 H 2 SO 4 V S ml，把塔顶尾气通入汲取瓶中。设从汲取瓶出口的空气体积为 V 4 ml时瓶内 H 2 SO 4 Vs 即被 NH 3 中和完毕，那么进入汲取瓶的 NH 3 体积 V o3 可用下式计算： 1 . 2203ml V N VS S= （7） 通过汲取瓶空气化为标准状态体积为： 55004 04mlTPPTV V = （8） 式中：V 4 通过汲取瓶空气体积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 通过汲取瓶后空气的温度K和压强mmHg 故塔顶气相浓度为： 04032VVY = （9） 3、塔底 X 1 Y* 1 的确定 由式（2）知：2 2 1 1) ( X Y YL + - = ，若 X 2 =0，则得： ) (2 1 1Y YL - = （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 2 SO 4来滴定，中和后用量为 V S ml，则： 018 . 01NS SVV NX = （11） 又依据亨利定律知，与塔底 X 1 成平衡的气相浓度 Y 1 *为： 1 1XPEY =* （12） 式中：P塔底操作压强肯定大气压（atm） E亨利系数大气压，可查下表取得： 度 液相浓度 5% 以下的 E 值 表 2-2-7-1 t（） 0 10 20 25 30 40 E（大气压） 0.293 0.502 0.778 0.947 1.25 1.94 或用下式计算： tE 047 . 1 31143 . 0 = （13） 4、塔顶的 X 2 Y 2 *的确定 因用水为汲取剂，故 X 2 =0 ，所以 Y 2 *=0 5、 汲取平均推动力Y m 21 12 1 1ln) (YY YY Y YY m*- -= D （14） 6、汲取效率 % 10012 1-=YY Yh （15） 四、试验流程简介： 汲取装置如图 2-2-7-3 所示，塔径为 110（mm），塔内填料有一套为塑料阶梯环，其它为瓷拉西环，均为乱堆。填料层高为 600700（mm）（请自量精确）。氨气由氨瓶 1 顶部针形阀放出，经减压阀 2 到达缓冲缺罐 3，用阀 4 调整流量，经温度计23，表压计 5 和流量计 6 分别测量温度、压力和流量后到达混合管。空气经风机 7压送至缓冲罐 9，由旁路阀 8 和调整阀 11 调整风量，经温度计 23，表压计 10 和流量计 12 分别测量温度、压力和流量后到达混合管与氨气混合，后被送进汲取塔 13的下部，通过填料层缝隙向上流淌。汲取剂（水）由阀 16 调整，经流量计 17 测定流量后从塔顶喷洒而下。在填料层内，下流的水滴与上流的混合气接触，氨被水汲取变氨水从塔底排出，氨水温度由温度计 23 测定，塔顶表压和填料层压降由压差计 14 和 15 测定。从塔顶排出含有微量氨的空气成为尾气从阀 18 排出大气中，分析尾气含氨量是用旋塞 19 取样，先从三角瓶 20 除去水分，后经汲取瓶 21 分析氨，气量计 22 计量取出空气量。 五、试验方法： （一）测压降与空塔气速步骤 1、测定干塔压降 （1）打开旁路阀 8，关闭空气流量调整阀 11，启动风机 7，渐渐打开阀 11 使风量由零至最大，同时观看压差计 15 的读数变化。 （2）从流量计 12 的量程范围拟定 68 组读数。调整风量由大至小，同时读取空气流量及塔压降值。 2、测定湿塔压降 （1）把风量开至最大，渐渐打开阀 16 使水从塔顶喷淋而下，观看填料层上的液泛状况及压差计 15 的读数变化。 （2）调整风量水量使液泛层高度 2030mm 左右，登记水流量及压差计读数。 （3）保持水量不变，调整风量由大至小，测取 68 组风量及塔压降读数。 最终，读取气温、水温及填料层高度，登记塔内径数值。 （二）测汲取系数步骤 1、全开旁路阀 8，关闭空气流量调整阀 11，启动风机 7，渐渐打开阀 11 使风量由零至最大，同时观看压差计 15 的读数变化。 2、在汲取瓶内置入已知浓度的 H 2 SO 4 1ml 及 2 滴甲基红，加适量蒸馏水摇匀后装于尾气分析管路上。关闭取样旋塞 19，登记湿式气量计原始读数。 3、将水流量计 17 及空气流量计 12（采纳旁路调整法）调到指定读数。 4、关闭氨气缓冲罐上的氨气流量调整阀 4，松开减压阀旋钮，打开氨瓶上的总阀，然后，渐渐拧紧减压阀旋钮把氨气引进缓冲罐 3，待罐上压力表读数达 0.05MP左右时，停止转动减压阀旋钮，渐渐打开调整阀 4，把氨气送进混合管。 5、待塔的操作稳定后（不液泛，不干塔，各仪表读数稳定），记录各仪表读数，同时进行塔顶尾气分析。 6、尾气分析方法是打开取样旋塞 19，使尾气成泡状通过汲取瓶液层，至瓶内液体的红色变淡黄色为止，即关闭旋塞，登记气量计读数。（8 分） 7、保持空气和水流量不变，转变氨气流量，重复上述操作一次。 8、试验完毕，先关氨瓶上的总阀，待氨气缓冲罐上压力表读数为 0 后，再关闭氨气缓冲罐上的氨气流量调整阀 4，然后，全开旁路阀 8，同时关闭空气流量调整阀 11，最终停风机和关水阀，清洗汲取瓶。 1、氨瓶 2、减压阀 3、氨缓冲罐 4、氨气调整阀 5、氨表压计 6、氨转子流量计 7、叶氏风机 8、空气旁路阀 9、空气缓冲罐 10、空气表压计 11、空气调整阀 12、空气转子流量计 13、汲取塔 14、塔顶表压计 15、塔压降压差计 16、水调整阀 17、水转子流量计 18、尾气调整阀 19、取样旋塞 20、分别水三角瓶 21、汲取瓶 22、湿式气量计 23、温度计 图 2-2-7-3 汲取装置流程图 六、原始数据记录表： （见下页） 七、数据处理表： 01V 0.367 0.367 02V 9.460 9.441 03V 0.194 0.194 04V 5819.308 13723.371 1Y 0.0380 0.0381 2Y 0.0000334 0.0000142 1X 0.00305 0.00204 P 1.232 1.234 *1Y 0.00193 0.00128 mY D 0.00516 0.00468 h 99.912% 99.963% YaK 501.128 554.192 AN 0.0169 0.0170 八、举例计算： 以第一组数据为例计算： 367 . 0295 293783 760769 . 0293 . 17602733 . 02 12 10102021 01= = =T TP PPTV Vrr 460 . 9294 2935 . 783 760760273104 34 3002 02= =T TP PPTV V 因 0088 . 0 =SN 、 1 =SV ，所以 194 . 0 1 0088 . 0 1 . 22 1 . 2203= = =S S VN V 308 . 5819295761760273628055004 04= = =TPPTV V 0380 . 0460 . 9367 . 0 98. 098. 002021= =VVY 0000334 . 0308 . 5819194 . 004032= = =VVY 因 446 . 04 . 22101000 4 . 2210002= =VV 、 556 . 51810018= = =水LL ，所以 ( ) 00305 . 0 0000334 . 0 0380 . 0556 . 5446 . 0) (2 1 1= - = - = Y YL 232 . 176117576110 3 . 021121= + + = + D + =B aP P P P 又 778 . 0 = E ，所以 00193 . 0 00305 . 0232 . 1778 . 01 1= = =*XPEY ( )00516 . 00000334 . 000193 . 0 0380 . 0ln0000334 . 0 00193 . 0 0380 . 0ln) (21 12 1 1=- -=- -= D*YY YY Y YY m % 912 . 99 % 1000380 . 00000334 . 0 0380 . 0% 10012 1= -= -=YY Yh 00950 . 0100011014 . 3414122= = = W D p ( )128 . 50100516 . 0100069000950 . 00000334 . 0 0380 . 0 446 . 0 ) (2 1= - =D W-=mYaY HY Y VK ( ) 0169 . 0 0000334 . 0 0380 . 0 446 . 0 ) (2 1= - = - = Y Y V N A 同理，课求得其它组数据。 九、争论： 第 9 页 共 9 页