实验七填料塔吸收实验.doc

实验七填料吸收塔的操作和吸收系数的测定一、实验目的 1. 了解填料吸收塔的结构、填料特性及吸收装置的基本流程。 2. 熟悉填料塔的流体力学性能。 3. 掌握总传质系数 K Ya 测定方法。 4. 了解空塔气速和液体喷淋密度对传质系数的影响。二、实验内容 ?P 与空塔气速 u 的关系曲线,并确定液泛气速。 2. 测量固定液体喷淋量下, 不同气体流量时, 用水吸收空气—氨混和气体中氨的体积吸收系数 K Ya。三、基本原理 1 .填料塔流体力学特性填料塔是一种重要的气液传质设备, 其主体为圆柱形的塔体, 底部有一块带孔的支撑板来支承填料, 并允许气液顺利通过。支撑板上的填料有整堆和乱堆两种方式, 填料分为实体填料和网体填料两大类,如拉西环、鲍尔环、?网环都属于实体填料。填料层上方有液体分布装置, 可以使液体均匀喷洒在填料上。液体在填料中有倾向于塔壁的流动, 故当填料层较高时,常将其分段,段与段之间设置液体再分布器,以利液体的重新分布。吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积, 而气体在通过填料层时, 由于克服摩擦阻力和局部阻力而导致了压强降?P 的产生。填料塔的流体力学特性是吸收设备的主要参数, 它包括压强降和液泛规律。了解填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗, 确定填料塔适宜操作范围以及选择适宜的气液负荷。填料塔的流体力学特性的测定主要是确定适宜操作气速。在填料塔中, 当气体自下而上通过干填料( L=0 )时, 与气体通过其它固体颗粒床层一样, 气压降?P 与空塔气速 u 的关系可用式?P =u - 表示。在双对数坐标系中为一条直线, 斜率为 - 。在有液体喷淋(L?0)时, 气体通过床层的压降除与气速和填料有关外, 还取决于喷淋密度等因素。在一定的喷淋密度下, 当气速小时, 阻力与空塔速度仍然遵守?P?u - 这一关系。但在同样的空塔速度下,由于填料表面有液膜存在, 填料中的空隙减小, 填料空隙中的实际速度增大, 因此床层阻力降比无喷淋时的值高。当气速增加到某一值时, 由于上升气流与下降液体间的摩擦阻力增大, 开始阻碍液体的顺利下流, 以致于填料层内的气液量随气速的增加而增加, 此现象称为拦液现象, 此点为载点,开始拦液时的空塔气速称为载点气速。进入载液区后, 当空塔气速再进一步增大, 则填料层内拦液量不断增高, 到达某一气速时, 气、液间的摩擦力完全阻止液体向下流动, 填料层的压力将急剧升高,在?P?u n 关系式中,n 的数值可达 10 左右,此点称为泛点。在不同的喷淋密度下, 在双对数坐标中可得到一系列这样的折线。随着喷淋密度的增加, 填料层的载点气速和泛点气速下降。本实验以水和空气为工作介质, 在一定喷淋密度下, 逐步增大气速, 记录填料层的压降与塔顶表压的大小, 直到发生液泛为止。 2 .体积吸收系数 K Ya 的测定在吸收操作中, 气体混合物和吸收剂分别从塔底和塔顶进入塔内, 气液两相在塔内逆流接触, 使气体混合物中的溶质溶解在吸收质中,于是塔顶主要为惰性组分, 塔底为溶质与吸收剂的混合液。反映吸收性能的主要参数是吸收系数, 影响吸收系数的因素很多, 其中有气体的流速、液体的喷淋密度、温度、填料的自由体积、比表面积以及气液两相的物理化学性质等