化工原理吸收塔实验报告.docx

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1、化工原理吸收塔实验报告篇一：化工原理试验报告_汲取 填料塔流体力学特性与汲取系数的测定 一、试验目的： 1视察填料塔内气液两相流淌状况和液泛现象 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了解填料汲取塔的流程及构造。 4测定在肯定条件下，用水汲取空气中氨的汲取系数。 二、试验原理： 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。汲取塔的压降与动力消耗亲密相关，而依据泛点则可确定汲取塔的相宜气、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

2、系为始终线，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。在肯定的喷淋密度下，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，所以后者的肯定值和斜率都要比前者大。 汲取系数是汲取设备的主要性能参数，影响汲取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。 本汲取试验以水为汲取剂，汲取空气氨气体系中的氨。因为氨气为易溶气体，所以此汲取操作属气膜限制。汲取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

3、时塔的正常操作将被破坏。 本试验所用的混合气中，氨气浓度很低，汲取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 汲取过程的传质速率方程为：NA?KYa?V填?Ym 汲取过程的物料衡算式为：NA?V?Y1?Y2? 式中： N氨的汲取量，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汲取系数，kmol/m 3 ?s 本试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，二者混合后再进入汲取塔，所以其

4、中氨气的摩尔比可用下式计算得到： 1 Y1? VNH3Vair 图1. 填料汲取塔试验装置示意图 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。 计算过程中须要依据亨利定律计算气体的平衡浓度，亨利常数可依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?0 Y2?mX 2 平均传质推动力为 ?

5、Ym? ?Y?Y?Y?Y? Y?Yln Y?Y* * 1 *1*2 2 体积汲取系数为 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50mm 3#、4#塔 塔内径101 mm填料层高度塑料鲍尔环730mmS=0.00785m2 三、试验步骤 1. 打开仪表开关，启动气泵。 2. 调整空气流量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，由小到大变更空气流量68次，直至液泛现象发生，读取湿填料时的塔顶、塔

6、底压力，记录下载点、液泛点时的空气流量。 1用移液管量取肯定量的已知浓度的盐酸溶液（0.5-1mol，0.008662mol/L），放入汲取盒，加入几滴（2-3）甲基橙作指示剂，再加蒸馏水至肯定位置，连接好管路。 2开启水流量调整阀，使填料充分润湿，将水流量调整至要求值（1# 、2# 塔：20L/h，3#、4#塔：60L/h）。 3启动气泵，调整空气流量至规定值，调整氨气流量至规定值，待系统稳定后，渐渐打开汲取盒阀门，留意通过汲取盒的气速不易过快。 1# 、2# 塔 空气：2m3/h，氨气：75L/h 空气：1.5m3/h，氨气：50 L/h 3#、4#塔 空气：10m3/h，氨气：250L/

7、h 空气：14m3/h，氨气：350 L/h 4待甲基橙的颜色由橙色变为黄色时，试验结束，记录相关数据，洗净汲取盒。 留意事项： 1.氨气的实际流量=氨气流量计读数*4/3 2.亨利系数由汲取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，要亲密视察溶液颜色的改变，一旦变色立刻记取湿式流量计所走刻度的数值 5.试验完毕，先关闭氨气系统，再关水、空气泵 四、试验报告 试验测得1#试验装置的干、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

8、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. 试验测定的干、湿填料的压降曲线 计算在不同空塔速度下的汲取系数KYa。 水流量为20L/h 空气流量为2m3/h氨气流量为75?(4/3)=101L/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 ? 101air 2000 ?0.05 4 Y2? (V?N)HCl?T0 Vair? ?T1 ? ?/

9、22.4? ? 1?101.3?(173 ?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=0 Y2?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.

10、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 试验测得3#试验装置的干、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：化工原理试验报告汲取试验 姓名 专业 月 试验内容汲取试验 指导老师 一、 试验名称： 汲取试验 二、试验目的： 1.学习填料塔的操

11、作； 2. 测定填料塔体积汲取系数KYa. 三、试验原理： 对填料汲取塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是冲突的，故面对一台汲取塔应摸索它的相宜操作条件。 （一）、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降P与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过试验测定。 若以空塔气速uom/s为横坐标，单位填料层压降?PmmH20/m为纵坐标，在Z ?Puo关系Z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量L0=0时，可知 为始终线，其斜率约1.02，当喷淋量为L1时，?Puo为一折线，若喷淋量越大，Z ?P值较小时为恒持Z折线位置越向左移动，图中L2L1。每

12、条折线分为三个区段， 液区，?P?P?Puo关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区，uo曲ZZZ ?P值较大时叫液泛区，Z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点A。 姓名 专业 月 试验内容 指导老师?Puo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B。在液泛区塔已Z 无法操作。塔的最相宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的?Puo关系图 Z 图2-2-7-2 汲取塔物料衡算 （二）、汲取系数与汲取效率 本试验用水汲取空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜限制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利

13、定律，汲取 姓名 专业 月 试验内容 指导老师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其汲取速率方程可用下式表示： NA?KYa?H?Ym（1） 式中：NA被汲取的氨量kmolNH3/h； ?塔的截面积m2 H填料层高度m ?Ym气相对数平均推动力 KYa气相体积汲取系数kmolNH3/m3h 被汲取氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）： NA?V(Y1?Y2)?L(X1?X2) （2） 式中：V空气的流量kmol空气/h L汲取剂（水）的流量kmolH20/h Y1塔底气相浓度kmolNH3/kmol空气 Y2塔顶气相浓度kmolNH3/kmol空气 X1，X2分别为塔底、塔

14、顶液相浓度kmolNH3/kmolH20 由式（1）和式（2）联解得： KYa?V(Y1?Y2)（3） ?H?Ym 为求得KYa必需先求出Y1、Y2和?Ym之值。 1、Y1值的计算： Y1?0.101V01 （4） V02 式中：V01氨气换算为标态下的流量m3/h V02空气换算为标态下的流量m3/h 姓名 专业 月 试验内容 指导老师 0.101氨气中含纯NH3分数 对氨气： V01?V1T0P0?02P1?P2? （5） ?01T1?T2 式中：V1氯气流量计上的读数m3/h T。，P。标准状态下氨气的温度K和压强mmHg T1，P1氨气流量计上标明的温度K和压强mmHg T2，P2试验

15、所用氨气的温度K和压强mmHg ?0标准状态下氨气的密度（=0.769kg/m3） ?02标准状态下空气的密度（=1.293kg/m3） 对空气： V02?V2T0P0P3?P4 （6） T3?T4 式中：V2空气流量计读数m3/h T。，P。标准状态下空气的温度K和压强mmHg T3，P3空气流量计上标明的温度K和压强mmHg T4，P4试验所用空气的温度K和压强mmHg Y1也可用取样分析法确定（略）。 2、Y2值分析计算 在汲取瓶内注入浓度为NS的H2SO4VSml，把塔顶尾气通入汲取瓶中。设从汲取瓶出口的空气体积为V4ml时瓶内H2SO4Vs即被NH3中和完毕，那么进入汲取瓶的NH3体

16、积Vo3可用下式计算： V03?22.1NSVSml （7） 姓名 专业 月 试验内容 指导老师通过汲取瓶空气化为标准状态体积为： V04?V4T0P5?ml （8） P0T5 式中：V4通过汲取瓶空气体积ml，由湿式气量计读取 T。，P。标准状态下空气的温度K和压强mmHg T5，P5通过汲取瓶后空气的温度K和压强mmHg 故塔顶气相浓度为： Y2?V03（9） V04 3、塔底X1Y*1的确定 由式（2）知：X1? X1?V(Y1?Y2)?X2，若X2=0，则得： LV(Y1?Y2) （10） L X1值亦可从塔底取氨水分析而得。设取氨水VNml，用浓度为NS的H2SO4来滴定，中和后用量

17、为VSml，则： X1?0.018NSVS （11） VN 又依据亨利定律知，与塔底X1成平衡的气相浓度Y1*为： Y1?EX1 （12） P 式中：P塔底操作压强肯定大气压（atm） E亨利系数大气压，可查下表取得： 篇三：浙江高校化工原理试验-填料塔汲取试验报告 试验报告 课程名称：过程工程原理试验（乙）指导老师： 叶向群 成果：_ 试验名称：汲取试验 试验类型：工程试验同组学生姓名： 一、试验目的和要求（必填）二、试验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和试验步骤 五、试验数据记录和处理 六、试验结果与分析（必填） 七、探讨、心得 填料塔汲取操作及体积汲取系数测定

18、1 试验目的： 1.1 了解填料汲取塔的构造并熟识汲取塔的操作； 1.2 视察填料塔的液泛现象，测定泛点空气塔气速； 1.3 测定填料层压降P与空塔气速u的关系曲线； 1.4 测定含氨空气水系统的体积汲取系数Kya。 2 试验装置： 2.1 本试验的装置流程图如图1： 2.2物系：水空气氨气。惰性气体由漩涡气泵供应,氨气由液氮钢瓶供应，汲取剂水采纳自来水，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汲取过程，溶液由塔底经过液封管流出塔外，塔底有液相取样口，经汲取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。 3 基本原理： 试验中气体流

19、量由转子流量计测量。但由于试验测量条件与转子流量计标定条件不肯定相同，故转子流量计的读数值必需进行校正。校正方法如下： 3.2 体积汲取系数的测定3.2.1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：E亨利系数，Pa P系统总压（试验中取塔内平均压力），Pa 亨利系数E与温度T的关系为： lg E= 11.468-1922 / T 式中：T液相温度（试验中取塔底液相温度），K。 依据试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。依据试验中所测的塔底液相温度T，利用式（4）、（5）便可

20、求得相平衡常数m。3.2.2 体积汲取常数 体积汲取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。本试验属于低浓气体汲取，近似取Yy、Xx。 3.2.3被汲取的氨气量 ,可由物料衡算 (X1-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； L汲取剂水的流量，kmol/h。 3.2.3.1 进塔气相浓度的确定 式中：氨气的流量，kmol/h。 依据转子流量计测取

21、得空气和氨气的体积流量和实际测量状态（压力、温度）。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（8）即可求取进塔气相浓度。 3.2.3.2 出塔气相（尾气）的组成的确定 用移液管移取体积为Va ml、浓度为Ma mol/l的标准硫酸溶液置于汲取瓶中，加入适量的水及2-3滴一百零一里酚兰（指示剂），将汲取瓶连接在抽样尾气管线上（如装置图）。当汲取塔操作稳定时，尾气通过汲取瓶后尾气中的氨气被硫酸汲取，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状况，在取样分析前应使取样管尾气保持畅通，然后变更三通旋塞流淌方向，使尾气通过汲取瓶。 式中：氨气

22、的摩尔数，mol； 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)若尾气通入汲取瓶汲取至终点（瓶内溶液颜色由黄棕色变至黄绿色），则 10-3 mol (ii)若通入汲取瓶中的尾气已过量（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 10-3 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：尾气通过湿式流量计时的压力（由室内大气压代替），Pa； 通过湿式流量计的空气量，l； 通过湿式流量计的空气温度， K； R气体常数，R=8314Nm/(molK)。 由式（10）（11

23、）可求得和，代人（9）即可得到，依据得到的和，由（7）即可得到。 3.2.4对数平均浓度差 4 试验步骤： 4.1先开启汲取剂（水）调整阀，当填料充分润湿后，调整阀门使水流量限制在适当的数值，维持恒定； 4.2启动风机，调整风量由小到大，视察填料塔内的流体力学状况，并测取数据，依据液泛时空气转子流 量计的读数，来选择合适的空气流量，本试验要求在两至三个不同气体流量下测定； 4.3为使进塔气相浓度约为5%，须依据空气的流量来估算氨气的流量，然后打开氨气钢瓶，调整阀门，使氨气流量满意要求； 4.4水汲取氨，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打算工作做好，在操作稳定之后，开启三通

24、阀，使尾气通入汲取瓶进行尾气组成分析。在试验过程中，尤其是测量时，要确保空气、氨气和水流量的稳定； 4.5 变更气体流量或汲取剂（水）流量重复试验：本次试验，限制空气流量分别为8-8-9.6 m3/h，水流量则相对应为30-36-30 l/h； 4.6 试验完毕，关闭氨气钢瓶阀门、水调整阀，切断风机电源，洗净分析仪器等。 5 试验数据处理： 5.1 大气压102400Pa 室温11.5填料层高度40.5cm塔径73mm硫酸10ml浓度0.03mol/l 液泛气速11-12m3/h 5.3数据处理： 塔截面积=2 D=0.00385m2 P=P0+P表 第21页 共21页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页第 21 页 共 21 页