气体吸收实验实验报告doc.docx
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气体吸收实验实验报告doc
气体吸收实验实验报告
篇一：
化工原理实验报告_吸收
填料塔流体力学特性与吸收系数的测定
一、实验目的：
1．观察填料塔内气液两相流动情况和液泛现象
2．测定干、湿填料层压降，在双对数坐标纸上标绘出空塔气速与湿填料层压降的关系曲线。
3．了解填料吸收塔的流程及构造。
4．测定在一定条件下，用水吸收空气中氨的吸收系数。
二、实验原理：
填料塔压降和泛点与气、液相流量的关系是其主要的流体力学特性。
吸收塔的压降与动力消耗密切相关，而根据泛点则可确定吸收塔的适宜气、液相流量。
气体通过填料塔时，由于存在形体及表皮阻力而产生压力降。
无液体喷淋时，气体的压力降仅与气体的流速有关，在双对数坐标纸上压力降与空塔速度的关系为一直线，称为干填料压降曲线。
当塔内有液体喷淋时，气体通过填料塔的压力降，不仅与气体流速有关，而且与液体的喷淋密度有关。
在一定的喷淋密度下，随着气速增大，依次出现载点和泛点，相应地?
P/Z?
U曲线的斜率也依次增大，成为湿填料压降曲线。
因为液体减小了空隙率，所以后者的绝对值和斜率都要比前者大。
吸收系数是吸收设备的主要性能参数，影响吸收系数的因素包括气体流速、液体喷淋密度、温度、填料的自由体积、比表面积以及气液两相的物化性质等。
本吸收实验以水为吸收剂，吸收空气－氨气体系中的氨。
因为氨气为易溶气体，所以此吸收操作属气膜控制。
吸收系数随着气速的增大而增大，但气速增大至某一数值时，会出现液泛现象，此时塔的正常操作将被破坏。
本实验所用的混合气中，氨气浓度很低，吸收所得的溶液浓度也不高。
气液两相的平衡关系可认为符合亨利定律
Y
*
?
mX
吸收过程的传质速率方程为：
NA?
KYa?
V填?
Ym吸收过程的物料衡算式为：
NA?
V?
Y1?
Y2?
式中：
N——氨的吸收量，kmol/s
V——空气流量，kmol/s
Y1——塔底气相浓度，kmolNH3/kmolairY2——塔顶气相浓度，kmolNH3/kmolair
KYa——以气相摩尔比差为推动力的体积吸收系数，kmol/m
3
?
s
本实验所用装置与流程如图1所示，清水的流量由转子流量计显示。
空气和氨气的流量也分别由转子流量计显示，二者混合后再进入吸收塔，所以其中氨气的摩尔比可用下式计算得到：
1
Y1?
VNH3Vair
图1.填料吸收塔实验装置示意图
出口气体中氨气的浓度利用酸碱滴定的方法测定，其摩尔比可用下式计算
Y2?
（V?
N）HClVair
?
T0?
?
T?
1
?
?
/22.4?
?
V为盐酸的体积（L），N为浓度（mol/L），Vair为湿式气体流量计的读数，T1为空气的温度。
计算过程中需要根据亨利定律计算气体的平衡浓度，亨利常数可根据附录的水温关系表内插得到，以水温为基准。
气体的总压取塔顶和塔低的平均值。
P?
VL
P1?
P2
2
m?
*
EP
X1?
?
?
Y1?
Y2?
?
X2Y1?
mX1
*
X2?
0Y2?
mX
2
平均传质推动力为
?
Ym?
?
Y?
Y?
?
?
Y?
Y?
Y?
Yln
Y?
Y*
*
1
*1*2
2
体积吸收系数为
KYa?
V?
Y1?
Y2?
?
?
Z?
?
Ym
2
主要技术数据
1#、2#塔
填料层高度：
陶瓷拉西环填料为0.35米塔内径50mm3#、4#塔
塔内径100mm填料层高度塑料鲍尔环700mmS=0.00785m2
三、实验步骤
1.打开仪表开关，启动气泵。
2.调节空气流量8次，读取干填料时的塔顶、塔底压力。
3.开启进水阀，水由塔顶进入塔内，将填料润湿。
4.当水流量为20L/h（1#、2#塔）或60L/h（3#、4#塔）时，由小到大改变空气流量6~8次，直至液泛现象发生，读取湿填料时的塔顶、塔底压力，记录下载点、液泛点时的空气流量。
1．用移液管量取一定量的已知浓度的盐酸溶液（0.5-1mol，0.008662mol/L），放入吸收盒，加入几滴（2-3）甲基橙作指示剂，再加蒸馏水至一定位置，连接好管路。
2．开启水流量调节阀，使填料充分润湿，将水流量调节至要求值（1#、2#塔：
20L/h，3#、4#塔：
60L/h）。
3．启动气泵，调节空气流量至规定值，调节氨气流量至规定值，待系统稳定后，慢慢打开吸收盒阀门，注意通过吸收盒的气速不易过快。
1#、2#塔
空气：
2m3/h，氨气：
75L/h空气：
1.5m3/h，氨气：
50L/h3#、4#塔
空气：
10m3/h，氨气：
250L/h
空气：
14m3/h，氨气：
350L/h
4．待甲基橙的颜色由橙色变为黄色时，实验结束，记录相关数据，洗净吸收盒。
注意事项：
1.氨气的实际流量=氨气流量计读数*4/3
2.亨利系数由吸收剂水的温度查表得到。
3.塔顶、底压力表的读数为表压力，单位为kPa。
4.进行尾气分析时，要密切观察溶液颜色的变化，一旦变色马上记取湿式流量计所走刻度的数值
5.实验完毕，先关闭氨气系统，再关水、空气泵四、实验报告
实验测得1#实验装置的干、湿填料压降与空塔速度的关系列于表1中。
其中，塔的横截面积为：
S?
?
4
22
（0.05）?
0.00196m
在双对数坐标纸上绘出空气通过干、湿填料层的压降与空塔速度的曲线，即?
P/Z?
U曲线，如图2所示。
3
表1.1#填料塔的流体力学特性数据
）
m/aPk（Z/PatledU（m/s）
图2.实验测定的干、湿填料的压降曲线
计算在不同空塔速度下的吸收系数KYa。
水流量为20L/h空气流量为2m3/h氨气流量为75?
（4/3）=100L/h水的温度为13?
C查附表知亨利系数为E=0.57atm
盐酸用量为1ml，其当量浓度为C=0.00862mol/L，湿式流量计测得空气的体积为0.3L。
计算过程如下：
YNH3
1?
VV0
?
100air
XX
?
0.05
4
Y2?
（V?
N）HCl?
T0
Vair?
?
T1
?
?
/22.4?
?
1?
100.3?
（172
?
3
?
0.00862
）/22.4
273273?
13
?
0.000674
P?
P1?
P2
2
?
?
101.3?
109.8kPa
m?
EP
?
0.57?
101.3
109.8
?
0.53
X2=0Y2?
0
*
V?
109.8?
10?
28.314?
286
20?
1018
921111.1
3
3
?
92kmol/h
L?
?
1111.1kmol/h
（0.05?
0.000674）?
0?
0.0041
X1?
VL
?
?
Y1?
Y2?
?
X2?
Y1?
mX
?
Ym?
*
1
?
0.53?
0.0041?
0.0022?
（0.05?
0.0022）?
（6.74?
10
ln
0.05?
0.00226.74?
10
?
4
?
4
?
Y
?
Yln
*
?
1
?
?
Y?
Y
*
?
2
?
0）
YY?
Y?
Y
**
?
0.011
1
2
?
0
?
167kmol/（m?
s）
3
KYa?
V?
Y1?
Y2?
?
?
Z?
?
Ym
?
92?
（0.05?
0.000674）0.00196?
0.35?
0.011?
3600
实验测得3#实验装置的干、湿填料压降与空塔速度的关系列于表2中。
其中，塔的横截面积为：
表2.3#填料塔的流体力学特性数据
5
篇二：
气体吸收实验数据处理表
气体吸收实验数据处理表
测得塔内径：
0.1m，填料层高度：
1m，水温：
20C，大气压：
87.5Kpa对于2塔：
风量与压力降的关系线的测定
以第一组数据为例：
干空气流量V=0.4m/h，压差?
p=11pa，则空气流速u?
3
?
vv0.4?
?
?
0.0142m/st?
tD23600?
3.14?
0.12
44
空气
流量
m3/h
0.40.014211
0.80.028316
1.20.042523
1.60.056632
20.070840
2.40.084951
2.80.099167
3.20.113287
3.60.1274103
40.1415127
流速m/s压差pa
湿填料时，水流量50m/h
3
空气流量
m3/h
0.40.01428
0.80.028313
1.20.042521
1.60.056631
20.070842
2.40.084955
2.80.099172
3.20.1132132
3.60.1274146
40.1415180
流速m/s压差pa
水流量100m/h时
3
空气流量
m3/h
0.40.01429
0.80.028315
1.20.042522
1.60.056633
20.070845
2.40.084964
2.80.0991129
3.20.1132142
3.60.1274151
40.1415199
流速m/s压差pa
同理，对于3塔风量与压力降的关系线的测定
空气流量
m3/h
0.40.01428
0.80.028314
1.20.042521
1.60.056630
20.070840
2.40.084952
2.80.099166
3.20.113282
3.60.1274100
40.1415120
流速m/s压差pa
湿填料时，水流量50m/h
3
空气流量
m3/h
0.40.014210
0.80.028316
1.20.042525
1.60.056636
20.070848
2.40.084964
2.80.099182
3.20.1132105
3.60.1274128
40.1415150
流速m/s压差pa
水流量100m/h时
3
空气流量
m3/h
0.40.014210
0.80.028318
1.20.042528
1.60.056641
20.070857
2.40.084977
2.80.0991101
3.20.1132120
3.60.1274148
40.1415182
流速m/s压差pa
Kxa的测定
对于2塔，以第二组数据为例，吸收剂水用量L=填料塔高度H=1m截面积?
?
75?
1000
=4166.67kmol/h18
?
4
D2?
3.14
?
0.12?
0.00785m24
V?
VhT0p0.8927387.5
?
?
（1?
y1）?
?
?
（1?
0.1）?
0.0288kmol/h22.4Tp022.4273?
XX1.33
X1?
VL
（Y1?
Y2）?
?
0.0288
（11.8?
10.5）?
8.98?
10?
6，x2?
0
4166.67
6
查表得20C时E=1.44?
10所以x2?
?
y2py87.5?
0.1?
6
?
?
?
6.08?
106
mE1.44?
10
Y111.8
y1?
Y1?
x1?
2?
?
6?
55.87?
10?
6
1.44?
10m
p87.5
?
?
（x1?
x1）?
（x2?
x2）55.87?
10?
6?
8.98?
10?
6?
6.08?
10?
6
?
xm?
?
?
1.94?
10?
5?
?
6?
6
x?
x155.87?
10?
6.08?
10ln1ln?
x2?
x26.08?
10?
6
L（x1?
x2）4166.67（8.98?
10?
6?
0）
?
?
?
245700所以由公式Kxa?
?
5
H?
?
xm1?
0.007851.94?
10
序号
KxaL1
189700502
245700753
2897801004
3128601255
3578962006
399767250
同理，对于3号管
序号KxaL1
165780502
179867753
2456341004
2786591255
346543200
6
386754250
思考：
1，分析影响传质系数的因素？
答：
吸收剂用量，吸收剂的平均浓度差，操作压力及温度。
2，填料吸收塔塔底为什么会有液封装置？
液封采用了什么原理？
在填料塔的流体力学中，确定最佳空塔气速是多少？
答，液封装置避免漏液，液封采用了工作密封比压原理，最佳操作空塔气速是0。
808m/s。
篇三：
吸收实验报告
吸收实验
专业：
环境0901学号：
姓名：
一、实验目的
1、了解填料吸收塔德基本构造，吸收过程的基本流程及操作。
2、掌握吸收总传质系数Kya的测定方法。
二、实验原理
对于低浓度气体吸收且平衡为直线的情况，吸收传质速率由吸收方程
NA=KyaV填Δym，则只要测出NA，测出气相的出，入塔浓度，就可以计算Kya而NA=V（y1-y2）。
式中V为混合气体的流量，单位为mol/s（由转子流量计测定）y1,y2分别为进塔和出塔气相的组成（摩尔分率），用气相色谱分析得到。
液相出塔浓度由全塔物料衡算得到。
计算Δym时需要平衡数据可用丙酮的平衡溶解度算出相平衡常数m。
丙酮、空气混合气体中丙酮的极限浓度y*与空气温度t的关系（压强为1.2?
105Pa）
（丙酮的平衡溶解度）三、实验流程及设备
实验装置包括空气输送，空气和丙酮鼓泡接触以及吸收剂供给和气液两相在填料塔中逆流接触的部分，其流程示意图如下所示。
空气的压力定为0.02MPa。
1空压机2压力表3温度计4高位槽5转子流量计6填料塔7鼓泡器8压力定值器
三、实验步骤
1、熟悉实验流程，学习填料塔的操作。
在空气流量恒定的条件下，改变清水的流量，测定气体进出口浓度y1和y2，计算组分回收率η，传质推动力Δym和传质系数Kya。
2、在清水流量恒定的条件下，改变空气的流量，测定气体进出口浓度y1和y2，计算组分回收率η，传质推动力Δym和传质系数Kya。
3、改变吸收液液体的温度，重复实验。
4、在控制定值器的压强时应注意将空压机的出口阀门微开。
5、加热水时，需缓慢调节变压器的旋钮。
6、调节参数后要有一段稳定时间，直至出口水温基本恒定，取样时先取y2，再取y1。
7、转子流量计的读数要注意换算。
8、气体流量不能超过600L/h，液体流量不能超过7L/h，防液泛。
五、实验数据记录及处理1.设备参数和有关常数
实验装置的基本尺寸：
塔内径，填料层高度，填料尺寸拉西环6*6*1（mm），大气压101.3KPa，室温15℃。
2.实验数据3.计算结果表
计算过程以第一组数据为例：
V气?
G气?
气/M气?
0.4?
1.2/3600/0.029?
0.00460mol/sV液?
G液?
液/M液?
0.002?
1000/3600/0.018?
0.03086mol/sy1?
n取样丙酮量AF4650*1.2*10e?
12
?
?
?
0.055
n取样量poV取样/（RT）101.3*10e3*10（e?
8）/8.31/（273?
14.5）
同理得y2=
NA=V（y1-y2）=0.0046*（0.055-0.018）=1.7*10-4
对于清水x2=0,根据物料衡算有
V（y1?
y2）?
L（x1?
x2），；
即x1=V（y1-y2）/L=0.0046*（0.055-0.018）/0.0309=0.0054
查表
得t=14.5℃,P=101.3KPa下丙酮溶解于清水的量为x=0.01时的平衡分压p*为1.15kPa,故亨利系数E=p*/x,溶解度系数m=E/P=p*/x/P=1.46。
又低浓度的丙酮在同一温度下变化不大，故可认为在实验条件下溶解度系数m=1.46y1*=m?
x1=1.46*5.4*10-3=0.007884
Δym=[（y1-y1*）-（y2-y2*）]/ln[（y1-y1*）/（y2-y2*）]=0.019
V填?
?
d2h/4?
0.785?
0.0342?
0.22?
1.996?
10?
4m3
又NA?
KyaV填?
ym，则Kya?
NA/V填/?
ym?
0.00017/（1.996?
10）/0.019?
44.83
?
4
六、实验结论及讨论
1、从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量对吸收过程的影响？
答：
当液相阻力较小时，增加液体流量，总传质系数基本不变。
溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力增大引起的。
当液相阻力较大时，增加液体的流量，总传质系数会增加，而平均推动力可能减小，但总的结果是传质速率增大，溶质吸收量增大。
2、从实验数据分析水吸收丙酮是气膜控制还是液膜控制，还是两者兼有之？
答：
由3、4两组数据可知，当其他条件不变时，降低操作温度，1/Kya≈m/kxa
减小，符合气膜控制。
3、填料吸收塔底为什么必须有液封装置，液封装置是如何设计的？
答：
防止实验过程中吸收剂从吸收塔底流出，影响实验结果。
4、在该实验装置上如何验证吸收剂温度对吸收过程的影响？
答：
设置不同操作温度下的吸收实验，例如第3组和第4组其他条件相同，但第4组吸收剂要加热。
5、如何正确使用转子流量计？
答：
使流量计保持垂直，等到转子稳定时再读数，测定实际流体时要校正读数。
6、若没有达到稳定状态就测数据，对结果有何影响？
答：
若没有达到稳定状态，则丙酮的气相和液相没有达到平衡，导致吸收量偏小，y2偏大，Na偏小，x1偏小，Kya可能偏大可能偏小。
7、读数是否同时进行？
答：
不同时进行；先取出气口气体，后取入气口气体。
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