浙江大学化工原理实验---填料塔吸收实验报告doc

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  实验报告课程名称:过程工程原理实验(乙)指导老师:叶向群成绩:实验名称:吸收实验实验类型: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、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得填料塔吸收操作及体积吸收系数测定实验目的:了解填料吸收塔的构造并熟悉吸收塔的操作观察填料塔的液泛现象测定泛点空气塔气速测定填料层压降DeltaP与空塔气速u的关系曲线测定含氨空气mdash水系统的体积吸收系数Kya。实验装置:本实验的装置流程图如图:物系:水mdash空气mdash氨气。惰性气体由漩涡气泵提供,氨气由液氮钢瓶提供吸收剂水采用自来水他们的流量分别通过转子流量计。水从塔顶喷淋至调料层与自下而上的含氮空气进行吸收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收后的尾气由塔顶排至室外自塔顶引出适量尾气用化学分析法对其进行组成分析。基本原理: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一定相同故转子流量计的读数值必须进行校正。校正方法如下:体积吸收系数的测定相平衡常数m对相平衡关系遵循亨利定律的物系(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的关系如下:式中:Emdash亨利系数PaPmdash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:Tmdash液相温度(实验中取塔底液相温度)K。根据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。根据实验中所测的塔底液相温度T利用式()、()便可求得相平衡常数m。体积吸收常数体积吸收常数是反映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据。本实验属于低浓气体吸收近似取Yasympy、Xasympx。被吸收的氨气量,可由物料衡算(XX)式中:Vmdash惰性气体空气的流量kmolhmdash进塔气相的组成比摩尔分率kmol(A)kmol(B)mdash出塔气相(尾气)的组成比摩尔分率kmol(A)kmol(B)Xmdash出塔液相组成比摩尔分率kmol(A)kmol(B)X=Lmdash吸收剂水的流量kmolh。进塔气相浓度的确定式中:mdash氨气的流量kmolh。根据转子流量计测取得空气和氨气的体积流量和实际测量状态(压力、温度)。u乐国际,应对其刻度流量进行校正而得到实际体积流量再由气体状态方程得到空气和氨气的摩尔流量并由式()即可求取进塔气相浓度。出塔气相(尾气)的组成的确定用移液管移取体积为Vaml、浓度为Mamoll的标准硫酸溶液置于吸收瓶中加入适量的水及滴百里酚兰(指示剂)将吸收瓶连接在抽样尾气管线上(如装置图)。当吸收塔操作稳定时尾气通过吸收瓶后尾气中的氨气被硫酸吸收其余空气通过湿式流量计计量。为使所取尾气能反映塔内实际情况在取样分析前应使取样管尾气保持畅通然后改变三通旋塞流动方向使尾气通过吸收瓶。式中:mdash氨气的摩尔数molmdash空气的摩尔数mol。尾气样品中氨的摩尔数可用下列方式之一测得:(i)若尾气通入吸收瓶吸收至终点(瓶内溶液颜色由黄棕色变至黄绿色)则mol(ii)若通入吸收瓶中的尾气已过量(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mol尾气样品中空气摩尔数的求取尾气样品中的空气量由湿式流量计读取并测定温度mol式中:mdash尾气通过湿式流量计时的压力(由室内大气压代替)Pamdash通过湿式流量计的空气量lmdash通过湿式流量计的空气温度KRmdash气体常数R=Nmiddotm(molmiddotK)。由式()()可求得和代人()即可得到根据得到的和由()即可得到。对数平均浓度差实验步骤:先开启吸收剂(水)调节阀当填料充分润湿后调节阀门使水流量控制在适当的数值维持恒定启动风机调节风量由小到大观察填料塔内的流体力学状况并测取数据根据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气体流量下测定为使进塔气相浓度约为须根据空气的流量来估算氨气的流量然后打开氨气钢瓶调节阀门使氨气流量满足要求水吸收氨在很短时间内操作过程便达到稳定故应在通氨气之前将一切准备工作做好在操作稳定之后开启三通阀使尾气通入吸收瓶进行尾气组成分析。在实验过程中尤其是测量时要确保空气、氨气和水流量的稳定改变气体流量或吸收剂(水)流量重复实验:本次实验控制空气流量分别为mh水流量则相对应为lh实验完毕关闭氨气钢瓶阀门、水调节阀切断风机电源洗净分析仪器等。实验数据处理:大气压Pa室温填料层高度cm塔径mm硫酸ml浓度moll液泛气速msuph原始数据记录:体积吸收系数实验单位组组组组组组空气流量计读数msuph空气温度℃空气表压kPa氨气流量计读数msuph氨气温度℃氨气表压kPa水流量计读数Lh塔顶底压差kPa塔顶表压kPa塔底液温℃塔顶气相浓度分析吸收瓶加酸量mL脱氨后空气量L脱氨后空气温度℃数据处理:塔截面积Omega==mP=PP表V体GLV体middot氨气nairYYXXEPmDeltaYmetaKYaKYa平均DeltaPu数据表格以及关系曲线图DeltaPkpaums由图表可知大概的液泛点气速为ms计算示例(以组为例):V体==*=mhG===kmolhL=rhoLM=*=kmolhV体middot氨气==*=mhV氨气===kmolhnair==*()=molY===Y==**=X==*()=E===P=(*)=kPaP为塔内平均压力m=EP======eta=YY====结果分析、讨论:本次实验分别通过改变吸收剂流量或者空气流量氨气流量来讨论对吸收的影响。从实验数据处理的结果可以看出第组和第组之间空气氨气流量不变增大水的流量出口气体浓度变小体积吸收系数变大而第组和第组之间水流量保持不变增大空气和氨气流量出口气体浓度变大体积吸收系数也跟着变大且大得多。根据氨气易容于水的性质理论上氨气应该属于气模控制而根据化工原理理论知识气模控制的时候增大吸收剂流量时出口气体浓度减小吸收率增大Kya增大当增大气体流速时出口气体浓度增大吸收率减小Kya也增大且比前者要大得多。结论:根据实验数据可以看出本次实验得到的结果相对来说是比较准确的。实验比较理想。从实验基本数据可以看出不论是改变吸收剂流量或是空气流量实验中测得的塔底液体温度和脱氨后空气温度发生变化且者波动很小随着气体或者吸收剂流量的改变脱氨后空气温度也会发生变。从实验数据处理结果可以看出当保持空气流量不变而增大水流量时吸收效率提升不是很大而相反地保持水流量不变增大空气流量时吸收效率大幅度下降。思考题:测定体积吸收系数kya和Deltapu有什么实际意义?曲线是描述流体力学的特性也是吸收设备主要参数为了计算填料塔的动力消耗也需流体力学特性确定填料塔适宜操作范围及选择适宜的气液负荷。实验时如何确定水、空气和氨气的流量?水的体积流量可直接从转子流量计上读取再转化为摩尔流量空气和氨气的体积流量则先从转子流量计上读取利用校正公式进行校正然后再转化为摩尔流量。为什么吸收时氨气从气相转移到液相?吸收的基本原理就是利用气体在吸收剂中溶解度不同来分离气体在本实验中氨气易溶于水在气相和液相之间存在浓度差这是发生传质过程的根本动力和原因。理论上气体流量改变和液体流量改变改变对KYa有何影响?增大吸收剂流量时出口气体浓度减小吸收率增大Kya增大当增大气体流量时出口气体浓度增大吸收率减小Kya也增大且比前者要大得多。

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