浙江大学化工原理实验填料塔吸收实验报告计划.docx

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姓名:
实验报告学号:
日期:20
课程名称:过程工程原理实验(乙)指导老师:叶向群成地址:教十2109
绩:__________________
实验名称:吸取实验实验种类:工程实验同组学生姓名:
一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)
三、主要仪器设施(必填)四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和办理六、实验结果与分析(必填)
七、讨论、心得
填料塔吸取操作及体积吸取系数测定
实验目的:
认识填料吸取塔的结构并熟悉吸取塔的操作;
察看填料塔的液泛现象,测定泛点空气塔气速;
测定填料层压降P与空塔气速u的关系曲线;
测定含氨空气—水系统的体积吸取系数Kya。
实验装置:
本实验的装置流程图如图1:
物系:水—空气—氨气。惰性气体由旋涡气泵供应,氨气由液氮钢瓶供应,吸
收剂水采用自来水,他们的流量分别经过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与
自下而上的含氮空气进行吸取过程,溶液由塔底经过液封管流出塔外,塔底有液
相取样口,经吸取后的尾气由塔顶排至室外,自塔顶引出合适尾气,用化学分析
法对其进行组成分析。
基本源理:
实验中气体流量由转子流量计测量。但由于实验测量条件与转子流量计标定条
件不用然同样,故转子流量计的读数值必定进行校正。校正方法以下:
体积吸取系数的测定
对相平衡关系依照亨利定律的物系(一般指低浓度气体),气液平衡关系为:
相平衡常数m与系统总压P和亨利系数E的关系以下:
式中:E—亨利系数,Pa
P—系统总压(实验中取塔内平均压力),Pa
亨利系数E与温度T的关系为:
lgE=/T
式中:T—液相温度(实验中取塔底液相温度),K。
依照实验中所测的塔顶表压及塔顶塔底压差△p,即可求得塔内平均压力P。
依照实验中所测的塔底液相温度T,利用式(4)、(5)即可求得相平衡常数m。
体积吸取常数
体积吸取常数是反应填料塔性能的主要参数之一,其值也是设计填料塔的重
要依照。本实验属于低浓气体吸取,近似取Y≈y、X≈x。
(X
1-X2)
式中:V—惰性气体空气的流量,kmol/h;
—进塔气相的组成,比摩尔分率,kmol(A)/kmol(B);
—出塔气相(尾气)的组成,比摩尔分率,kmol(A)/kmol(B);
X1—出塔液相组成,比摩尔分率,kmol(A)/kmol(B);
X2=0;
—吸取剂水的流量,kmol/h。式中:—氨气的流量,kmol/h。
依照转子流量计测获取空气和氨气的体积流量和实质测量状态(压力、温度)。应付其刻度流量进行校正而获取实质体积流量,再由气体状态方程获取空气和氨
气的摩尔流量,并由式(8)即可求取进塔气相浓度。
用移液管移取体积为Vaml、浓度为Mamol/l的标准硫酸溶液置于吸取瓶中,加入合适的水及2-3滴百里酚兰(指示剂),将吸取瓶连结在抽样尾气管线上(如
装置图)。当吸取塔操作稳准时,尾气经过吸取瓶后尾气中的氨气被硫酸吸取,其余空气经过湿式流量计计量。为使所取尾气能反应塔内实质情况,在取样分析前应使取样管尾气保持畅达,尔后改变三通旋塞流动方向,使尾气经过吸取瓶。式中:—氨气的摩尔数,mol;
—空气的摩尔数,mol。
尾气样品中氨的摩尔数可用以下方式之一测得:
若尾气通入吸取瓶吸取至终点(瓶内溶液颜色由黄棕色变至黄绿色),则
10-3mol
若通入吸取瓶中的尾气已过分(瓶中溶液颜色呈蓝色),可用同样标准硫酸
溶液滴定至终点(瓶中溶液呈黄绿色)。若耗去酸量为ml,则
10-3mol
尾气样品中空气摩尔数的求取
尾气样品中的空襟怀由湿式流量计读取,并测定温度
mol
式中:—尾气经过湿式流量计时的压力(由室内大气压代替),Pa;
—经过湿式流量计的空襟怀,l;
—经过湿式流量计的空气温度,K;
R—气体常数,R=8314N·m/(mol·K)。
由式(10)(11)可求得和,代人(9)即可获取,依照获取的和,由(7)即可
获取。
实验步骤:
先开启吸取剂(水)调治阀,当填料充分湿润后,调治阀门使水流量控制在
合适的数值,保持恒定;
启动风机,调治风量由小到大,察看填料塔内的流体力学情况,并测取数据,
依照液泛时空气转子流量计的读数,来选择合适的空气流量,本实验要求在两至
三个不同样气体流量下测定;
为使进塔气相浓度约为5%,须依照空气的流量来估计氨气的流量,尔后翻开
氨气钢瓶,调治阀门,使氨气流量知足要求;
水吸取氨,在很短时间内操作过程便达到牢固,故应在通氨气以前将所有准
备工作做好,在操作牢固此后,开启三通阀,使尾气通入吸取瓶进行尾气组成分
析。在实验过程中,特别是测量时,要保证空气、氨气和水流量的牢固;
改变气体流量或吸取剂(水)流量重复实验:本次实验,控制空气流量分别
为m3/h,水流量则相对应为30-36-30l/h;
实验完成,封闭氨气钢瓶阀门、水调治阀,切断风机电源,洗净分析仪器等。
实验数据办理:
大气压102400Pa室温填料层高度塔径70mm硫酸
10ml浓度
液泛气速11-12m3/h
原始数据记录:
体积吸取系数实验
单位
组
组1-2
组2-1
组2-2
组3-1
组3-2
1-1
空气
流量计读数
m3/h
8
8
8
8
空气温度
℃
空气表压
kPa
氨气
流量计读数
m3/h
氨气温度
℃
12
12
12
氨气表压
kPa
水流量计读数
L/h
30
30
36
36
30
30
塔顶底压差
kPa
塔顶表压
kPa
塔底液温
℃
塔
顶
吸取瓶加酸量
mL
10
10
10
10
10
10
气
相
脱氨后空襟怀
L
浓
度
脱氨后空气温℃
12
12
12
12
12
12
分析
度
数据办理:
塔截面积Ω=πD22P=P0+P表
4
1-11-22-12-23-13-2
V体
G
L
V体·氨气
nair
Y
1
Y2
X
1
X2
0
0
0
0
0
0
E
29341
29507
29341
29507
29591
P
m
Ym
η
KYa
KYa平均
P-u数据表格以及关系曲线图
Pkpa
um/s
由图表可知,大体的液泛点气速为
计算示例(以组1-1为例):
V体=N
P0T
=8*
*(
)m3/h;
V
PT0
*
)
G=
PV
(
)
体
RT
(
)
*
L=ρL0kmol/h
;
V体·氨气=
0
(
)
3
/h;
N
PT
=*
*
m
V
PT
(
)
0
V氨气=PV
(
)
;
体
RT
(
)
*
n=
PV
;
air
RT
Y=
V氨气
;
1
G
2
n氨气
;
Y=
n
X1=G(Y1-Y2)
;
L
E=101992/T=101992/()=29341;
P=(),P为塔内平均压力;
;
m
=
Y1
Y2=Y1
mX
Y2=*;
Y
Y1
lnY1
*
ln
Y2
Y2
;
KYa
G
A
=*()
*h*Ym
**
结果分析、讨论:
1本次实验分别经过改变吸取剂流量或许空气流量+氨气流量来讨论对吸取的影
响。从实验数据办理的结果能够看出,第1组和第2组之间,空气氨气流量不变,
增大水的流量20%,出口气体浓度变小,体积吸取系数变大;而第1组和第3组之
间,水流量保持不变,增大空气和氨气流量20%,出口气体浓度变大,体积吸取系
数也随着变大,且大得多。