填料塔吸收实验

序号:化工原理实验报告实验名称：填料吸收传质系数测定学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工09—3班姓名：曾学礼学号同组者姓名：周锂刘翰卿指导教师：王志强日期：2011年9月20日一、实验目的熟悉填料塔的构造与操作。观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。3•掌握总传质系数Kxa的测定方法并分析影响因素。4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问的方法。二、实验原理本装置先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔顶再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数Kxa，并进行关联，得到Kxa=ALaVb的关联式，同时对四种不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。本实验引入了计算机在线数据采集技术，加快了数据记录与处理的速度。填料塔流体力学特性气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中△P/Z对G，作图得到一条斜率为1.8〜2的直线（图1中的aa线）。而有喷淋量时，在低气速时（c点以前）压降也比例于气速的1.8〜2次幕，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。随气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大。图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两相流动的相互影响开始出现。压降〜气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下,压降急剧上升图1填料层压降空塔气速关系示意图2、传质实验填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿面上进行，需要计算完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单兀法和等板高度法。本实验是对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相的平衡关系服从亨利定律，即平衡线为直线，操作线也是直线，因此可以用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。整理得到相应的传质速率方式为:Ga二Kxa*Vp•.XmKxa=Ga.Vp・.・：Xm(X1_Xe1)-(X2-Xe2)-xm其中ln^±X2-Xe2Ga=LX1_X25.相关的填料层高度的基本计算式为:LKXa*■.1xidxX2xe-x-HOL*NOLHol二Z/NolNolX1X2其中爼Xe-X八XmHOL式中:三、实验装置流程硕空图6-2填料吸收塔实验装置流程图1-风机、2-空气流量调节阀、3-空气转子流量计、4-空气温度、5-液封管、6-吸收液取样口、7-填料吸收塔、8-氧气瓶阀门、9-氨转子流量计、10-氧气流量调节阀、11-水转子流量计、12-水流量调节阀、13-U型管压差计、14-吸收瓶、15-量气管、16-水准瓶、17-氧气瓶、18-氧气温度、20-吸收液温度、21-空气进入流量计处压力实验流程示意图见图一，空气由鼓风机1送入空气转子流量计3计量,空气通过流量计处的温度由温度计4测量，空气流量由放空阀2调节，氧气由氧气瓶送出,?经过氧气瓶总阀8进入氧气转子流量计9计量，氧气通过转子流量计处温度由实验时大气温度代替。其流量由阀10调节5,然后进入空气管道与空气混合后进入吸收塔7的底部，水由自来水管经水转子流量计11,水的流量由阀12调节，然后进入塔顶。分析塔顶尾气浓度时靠降低水准瓶16的位置，将塔顶尾气吸入吸收瓶14和量气管15。?在吸入塔顶尾气之前，予先在吸收瓶14内放入5mL已知浓度的硫酸作为吸收尾气中氨之用。吸收液的取样可用塔底6取样口进行。填料层压降用U形管压差计13测定。四、实验步骤及注意事项1、测量干填料层（仲/Z）—u关系曲线：先全开调节阀2,后启动鼓风机，用阀2调节进塔的空气流量，按空气流量从小到大的顺序读取填料层压降△P,转子流量计读数和流量计处空气温度，测量12〜15组数据？然后在双对数坐标纸上以空塔气速u为横坐标,以单位高度的压降△P/Z为纵坐标,标绘干填料层（仲/Z）-u关系曲线。2、测量某喷淋量下填料层（仲/Z）—u关系曲线：用水喷淋量为30L/h时，用上面相同方法读取填料层压降△P,?转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象，？一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为30L/h下（△/z）-u?关系曲线,确定液泛气速并与观察的液泛气速相比较。3、测量某喷淋量下填料层（仲/Z）—u关系曲线：用水喷淋量为50L/h时，用上面相同方法读取填料层压降△P,?转子流量计读数和流量计处空气温度并注意观察塔内的操作现象，？一旦看到液泛现象时记下对应的空气转子流量计读数。在对数坐标纸上标出液体喷淋量为50L/h下（仲/z）-u?关系曲线,确定液泛气速并与观察的液泛气速相比较。4、实验完毕后，关闭空压机、真空泵、进水阀门、等仪器设备的电源，并将所有仪器复原。五、原始实验数据（附页）六、数据处理测流体力学特性实验数据空气流速对数Igu0.6020.9031.0791.2041.3011.3801.4471.505空气压强降对数lg△3.0373.0643.1043.1553.2213.2843.3523.420传质实验数据温度T/C424141.843.8464849.550空气流速对数Igu0.69911.1761.3011.3981.4771.5441.602空气压强降对数lg△1.3981.6991.9032.0792.2552.4312.5682.86925传质系数的测定测出富氧水中氧含量为20ppm，贫氧水中氧的含量为9ppm。由上公式可计算得到传质系数Kxa=3.057Kmol/m3h△七、结果分析与讨论1、启动鼓风机前，务必先全开放空阀。开启时开度不宜过大。2、塔下部液封面的高度必须维持在空气进口管12的下面，并接近进口管。3、做传质实验时，水流量不能超过规定范围，否则尾气的氨浓度极低，给尾气分析带来麻烦。4、两次传质实验所用的氨气浓度必须一样。5、空气的转子流量计使用前必须关闭，使用结束后应关闭。八、思考题解答填料塔在一定喷淋量时，气相负荷应控制在哪个范围内进行操作？答：水喷淋的密度取10~15[m3/m2h]，空塔气速则维持在0.5~0.8[m/s]左右，氧气流量为0.01~0.02[m3/s]左右。通过实验观察，填料塔的液泛首先从哪一部位开始？为什么？答：液泛由塔底开始。直径一定的塔，可供气、液两相自由流动的截面是有限的。二者之一的流量若增大到某个限度，降液管内的液体便不能顺畅地流下；当管内的液体满到上层板的溢流堰顶时，便要漫到上层板，产生不正常积液，最后可导致两层板之间被泡沫液充满。这种现象，称为液泛，亦称淹塔。由定义可知，液泛即从塔底开始，由下至上。欲提高传质系数，你认为应采取哪些措施？答：可以通过提高液体的流速，以加强液相德湍流程度来提高传质系数。WelcomeToDownload!!!欢迎您的下载，资料仅供参考！