填料塔吸收(氨-水)实验讲义.docx

填料吸收塔实验讲义
一、实验目的:
1. 了解填料吸收塔的结构和流体力学性能;
2. 学习填料吸收塔传质能力和传质效率的测定方法;
二、实验内容:
1. 测定填料层压降与操作气速的关系,确定填料塔在某液体喷淋量下的液泛气速;
2. 固定液相流量和入塔混合气氨的浓度,在液泛速度以下取两个相差较大的气相流量,分
别测量塔的传质能力(传质单元数和回收率)和传质效率(传质单元高度和体积吸收总系数);
三、实验原理
1. 填料塔流体力学特性
压强降决定了塔的动力消耗,是塔设计的重要参数。压强降与气液流量有关,不同喷淋
量下填料层的压强降 Dp 与气速 u 的关系如下图所示:
在双对数坐标系中,无液体喷淋即喷淋量 L 0 = 0 时,干填料的 Dp ~ u 是一条斜率为 ~2
的直线(图中 aa 线)。当有一定的喷淋量时, Dp ~ u 的关系变成折线,并存在两个转折点,
在低气速下(C 点以前)压降正比于气速的 ~2 次幂,但大于同一气速下干填料的压降(图
中 bc 段)。气速增加,出现载点(图中 c 点),持液量开始增大,Dp ~ u 向上弯曲,斜率变大,
(图中 cd 段)。到液泛点(图中 d 点)后,在几乎不变的气速下,压降急剧上升。这两个转折
点将 Dp ~ u 分为三个区段:恒持液量区、载液区与泛液区。
2. 传质性能
吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数,实验测定是获取吸收系数的根本途径。
对于相同的物系及一定的设备(填料类型与尺寸),吸收系数将随着操作条件及气液接触状况
的不同而变化。
本实验是用水吸收空气-氨混合气体中的氨,混合气体中氨的浓度很低,吸收所得的溶液
浓度也不高,可认为气-液平衡关系服从亨利定律,方程式 Y* = mX ,又因是常压操作,相
平衡常数 m 值仅是温度的函数。故可用对数平均浓度差法计算填料层传质平均推动力,相应
的传质速率方程式为:
GA = KY a · V p · DYm
所以
其中
ln 1
式中
GA—单位时间内氨的吸收量[kmol/h];
KYa—总体积传质系数[kmol/m3·h];
Vp—填料层体积[m3];
东Ym—气相对数平均浓度差;
kmol ( A )
;
kmol(B)
Ye1—与出塔液体相平衡的气相摩尔比;
kmol ( A )
;
kmol(B)
Ye2—与进塔液体相平衡的气相摩尔比。
3. 计算公式
1) 亨利系数
E = *10-4 * t 2 + *10-2 * t + 0 . 3 2 5 4 1 6 7
KY a = GA /(V p · DYm )
DYm =
(Y1 - Ye1 ) - (Y2 - Ye 2 )
Y - Ye1
Y2 - Ye 2
Y1—气体进塔时的摩尔比,
Y2—气体出塔时的摩尔比,
2)

总体积传质系数 KYa、气相总传质单元高度 HOG
KYa = G A / V p · DYm
a、标准状态下的空气流量 V0:
· [m3/h]
P0 T1 · T2
式中:
V1——空气转子流量计示值[m3/h]
T0、P0——标准状态下的空气的温度和压强
T1、P1——标定状态下的空气的温度和压强
T2、P2——使用状态下的空气的温度和压强
b、标准状态下的氨气流量 V0’
2
式中:
V1’——氨气转子流量计示值[m3 / h]
ρ01——标准状态下氨气的密度 [kg / m3]
ρ02——标定状态下氨气的密度 [kg / m3]
如果氨气中纯氨为 98%,则纯氨在标准状态下的流量 V0’’为:
V0’’=*V0’
c、惰性气体的摩尔流量 G:
G=V0 /
d、单位时间氨的吸收量 GA:
GA=G*(Y1-Y2)
e、进气浓度 Y1:
n1
n2
f、尾气浓度 Y2:
2 * N s *Vs
T
T
式中:
V0 = V1 ·
T0 P · P2
T0 r01 · P[m /h]
V0 ' = V1 '· ·
P r02 · T1 · T2
Y1 =
Y2 =
V * 0 /
Ns——加入分析盒中的硫酸当量浓度[N]
Vs——加入分析盒中的硫酸溶液体积[ml]
V——湿式气体流量计所测得的空气体积[ml]
T0——标准状态下的空气温度[K]
T——空气流经湿式气体流量计时的温度[K]
g、对数平均浓度差(DY ) m :
(Y - Ye )1 - (Y - Ye ) 2
ln
Ye2=0
Ye1 = m * X1
P=大气压+塔顶表压+