一、 實(shí)驗(yàn)名稱: 吸收實(shí)驗(yàn) 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康茫?/p>

　1、學(xué)習(xí)填料塔得操作; 2、 測(cè)定填料塔體積吸收系數(shù) K Ｙ a、 三、實(shí)驗(yàn)原理：

　對(duì)填料吸收塔得要求，既希望它得傳質(zhì)效率高，又希望它得壓降低以省能耗。但兩者往往就是矛盾得，故面對(duì)一臺(tái)吸收塔應(yīng)摸索它得適宜操作條件。

　(一）、空塔氣速與填料層壓降關(guān)系 氣體通過(guò)填料層壓降△P 與填料特性及氣、液流量大小等有關(guān),常通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

　若以空塔氣速[ｍ/ｓ]為橫坐標(biāo)，單位填料層壓降[mmH 2 0／ｍ］為縱坐標(biāo),在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪如圖２—２-7-1所示。當(dāng)液體噴淋量L ０ =0時(shí),可知~關(guān)系為一直線，其斜率約 1、0—２,當(dāng)噴淋量為 L 1 時(shí)，~為一折線，若噴淋量越大，折線位置越向左移動(dòng),圖中 L 2 >L 1 .每條折線分為三個(gè)區(qū)段，值較小時(shí)為恒持液區(qū),~關(guān)系曲線斜率與干塔得相同。值為中間時(shí)叫截液區(qū)，~曲線斜率大于 2,持液區(qū)與截液區(qū)之間得轉(zhuǎn)折點(diǎn)叫截點(diǎn) A。值較大時(shí)叫液泛區(qū)，~曲線斜率大于 10,截液區(qū)與液泛區(qū)之間得轉(zhuǎn)折點(diǎn)叫泛點(diǎn) B。在液泛區(qū)塔已無(wú)法操作。塔得最適宜操作條件就是在截點(diǎn)與泛點(diǎn)之間,此時(shí)塔效率最高。

　圖 2—2-７－1

　 填料塔層得~關(guān)系圖

　 圖 2—2—７-2

　 吸收塔物料衡算

　(二）、吸收系數(shù)與吸收效率 本實(shí)驗(yàn)用水吸收空氣與氨混合氣體中得氨，氨易溶于水，故此操作屬氣膜控制.若氣相中氨得濃度較小，則氨溶于水后得氣液平衡關(guān)系可認(rèn)為符合亨利定律,吸收平均推動(dòng)力可用對(duì)數(shù)平均濃度差法進(jìn)行計(jì)算。其吸收速率方程可用下式表示:

　 (1) 式中:N Ａ ——被吸收得氨量[kｍoｌＮH 3 /h]; -—塔得截面積[m２ ］ H——填料層高度［m] Y ｍ -－氣相對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力 K Y ａ--氣相體積吸收系數(shù)[kmｏlNH 3 /m３ ·h］ 被吸收氨量得計(jì)算，對(duì)全塔進(jìn)行物料衡算(見(jiàn)圖 2-2—7-2）:

　 （2）

　式中:Ｖ——空氣得流量[kmol 空氣/h] L-—吸收劑(水)得流量[ｋmoｌH ２ ０/h] Y １ -—塔底氣相濃度[kｍolNH ３ /kmol 空氣] Y ２ ——塔頂氣相濃度［kｍｏlNH 3 /ｋmol 空氣] X １ ，Ｘ 2 -—分別為塔底、塔頂液相濃度[kmolＮH 3 ／ｋmolＨ 2 0] 由式(1)與式(2)聯(lián)解得：

　(3) 為求得 K Y ａ必須先求出 Y １ 、Y 2 與 Y m 之值. 1、Y 1 值得計(jì)算：

　(4）

　式中：V 0 １ --氨氣換算為標(biāo)態(tài)下得流量[ｍ 3 /h］ V ０ 2 ——空氣換算為標(biāo)態(tài)下得流量［ｍ 3 /h］ 0、98——氨氣中含純 NH 3 分?jǐn)?shù) 對(duì)氨氣:

　(５）

　式中：Ｖ 1 ——氯氣流量計(jì)上得讀數(shù)[m３ /ｈ] T。，P。——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氨氣得溫度[K]與壓強(qiáng)［ｍmHg] T 1 ,P 1 ——氨氣流量計(jì)上標(biāo)明得溫度[K]與壓強(qiáng)[mmHg］ Ｔ 2 ,P ２ ——實(shí)驗(yàn)所用氨氣得溫度［Ｋ］與壓強(qiáng)［mｍHg］ ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氨氣得密度(＝0。769kg/m 3 ) —－標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣得密度(=１.293ｋg/m 3 ）

　對(duì)空氣:

　（６) 式中：V ２ ——空氣流量計(jì)讀數(shù)[m 3 /h] T。,P。——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣得溫度[Ｋ］與壓強(qiáng)［ｍmHｇ] T 3 ,P ３ ——空氣流量計(jì)上標(biāo)明得溫度[K]與壓強(qiáng)［mｍHg] Ｔ 4 ,P 4 ——實(shí)驗(yàn)所用空氣得溫度［K]與壓強(qiáng)［mmHg］ Y 1 也可用取樣分析法確定（略). ２、Y 2 值分析計(jì)算 在吸收瓶?jī)?nèi)注入濃度為 N Ｓ 得Ｈ 2 SO ４ Ｖ S [mｌ]，把塔頂尾氣通入吸收瓶中。設(shè)從吸收瓶出口得空氣體積為 V 4 ［ml]時(shí)瓶?jī)?nèi) H 2 SＯ 4 Ｖｓ即被 NH ３ 中與完畢,那么進(jìn)入吸收瓶得 NH 3 體積 V ｏ３ 可用下式計(jì)算:

　 (７）

　通過(guò)吸收瓶空氣化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積為:

　 （8）

　式中：V 4 —-通過(guò)吸收瓶空氣體積[ｍl],由濕式氣量計(jì)讀取 Ｔ。,P.-—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣得溫度[K]與壓強(qiáng)［mmＨg］ Ｔ 5 ,P 5 ——通過(guò)吸收瓶后空氣得溫度[K］與壓強(qiáng)[mｍHｇ］ 故塔頂氣相濃度為:

　(9) 3、塔底Ｘ 1 ~Y* 1 得確定 由式(2）知: ,若 X 2 =0,則得:

　(10) X １ 值亦可從塔底取氨水分析而得。設(shè)取氨水 V N `［ml]，用濃度為 N S `得 H 2 SO 4來(lái)滴定，中與后用量為 V S ｀[ml]，則:

　(11) 又根據(jù)亨利定律知,與塔底Ｘ １ 成平衡得氣相濃度 Y 1 *為:

　 (1２）

　式中：P—-塔底操作壓強(qiáng)絕對(duì)大氣壓(atm) E——亨利系數(shù)大氣壓,可查下表取得: 液相濃度５% 以下得 得 E 值 表２-2—7—1 t(℃)

　 E（大氣壓) ０、２９3 ０、502 0、778 0、９4７ １、２5 1、94 或用下式計(jì)算:

　 （13) 4、塔頂?shù)?X 2 ~Ｙ 2 *得確定 因用水為吸收劑，故 X 2 ＝0 ,所以Ｙ 2 ＊=0 5、 吸收平均推動(dòng)力ΔY m

　（14) 6、吸收效率η

　（1５)

　四、實(shí)驗(yàn)流程簡(jiǎn)介: 吸收裝置如圖 2-2-7－3 所示,塔徑為 110(mｍ)，塔內(nèi)填料有一套為塑料階梯環(huán)，其它為瓷拉西環(huán),均為亂堆．填料層高為６00－7０0（mm）(請(qǐng)自量準(zhǔn)確)。氨氣由氨瓶 1 頂部針形閥放出，經(jīng)減壓閥２到達(dá)緩沖缺罐 3，用閥 4 調(diào)節(jié)流量，經(jīng)溫度計(jì) 23,表壓計(jì) 5 與流量計(jì) 6 分別測(cè)量溫度、壓力與流量后到達(dá)混合管。空氣經(jīng)風(fēng)機(jī) 7 壓送至緩沖罐 9,由旁路閥 8 與調(diào)節(jié)閥１1 調(diào)節(jié)風(fēng)量，經(jīng)溫度計(jì) 23，表壓計(jì)１0 與流量計(jì)12 分別測(cè)量溫度、壓力與流量后到達(dá)混合管與氨氣混合，后被送進(jìn)吸收塔 13 得下

　部,通過(guò)填料層縫隙向上流動(dòng)。吸收劑（水）由閥 16 調(diào)節(jié)，經(jīng)流量計(jì) 17 測(cè)定流量后從塔頂噴灑而下。在填料層內(nèi)，下流得水滴與上流得混合氣接觸，氨被水吸收變氨水從塔底排出,氨水溫度由溫度計(jì) 23 測(cè)定，塔頂表壓與填料層壓降由壓差計(jì) 14 與 15測(cè)定.從塔頂排出含有微量氨得空氣成為尾氣從閥1８排出大氣中,分析尾氣含氨量就是用旋塞１9 取樣,先從三角瓶２0 除去水分,后經(jīng)吸收瓶２1 分析氨,氣量計(jì)２2 計(jì)量取出空氣量。

　五、實(shí)驗(yàn)方法：

　(一)測(cè)壓降與空塔氣速步驟 1、測(cè)定干塔壓降 (1)打開(kāi)旁路閥８,關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥 11,啟動(dòng)風(fēng)機(jī) 7，慢慢打開(kāi)閥 1１使風(fēng)量由零至最大，同時(shí)觀察壓差計(jì)１５得讀數(shù)變化。

　(2)從流量計(jì) 12 得量程范圍擬定 6~8 組讀數(shù)。調(diào)節(jié)風(fēng)量由大至小,同時(shí)讀取空氣流量及塔壓降值。

　2、測(cè)定濕塔壓降 (１）把風(fēng)量開(kāi)至最大,慢慢打開(kāi)閥１６使水從塔頂噴淋而下,觀察填料層上得液泛情況及壓差計(jì) 15 得讀數(shù)變化。

　(2)調(diào)節(jié)風(fēng)量水量使液泛層高度 2０～３０mｍ左右,記下水流量及壓差計(jì)讀數(shù)。

　（3）保持水量不變，調(diào)節(jié)風(fēng)量由大至小,測(cè)取 6~8 組風(fēng)量及塔壓降讀數(shù)。

　最后,讀取氣溫、水溫及填料層高度,記下塔內(nèi)徑數(shù)值。

　(二)測(cè)吸收系數(shù)步驟 1、全開(kāi)旁路閥８,關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥１１,啟動(dòng)風(fēng)機(jī) 7，慢慢打開(kāi)閥 11 使風(fēng)量由零至最大,同時(shí)觀察壓差計(jì) 15 得讀數(shù)變化。

　2、在吸收瓶?jī)?nèi)置入已知濃度得 H 2 SO ４ 1ml 及 2 滴甲基紅，加適量蒸餾水搖勻后裝于尾氣分析管路上.關(guān)閉取樣旋塞 19,記下濕式氣量計(jì)原始讀數(shù)。

　3、將水流量計(jì) 1７及空氣流量計(jì) 1２(采用旁路調(diào)節(jié)法)調(diào)到指定讀數(shù)。

　4、關(guān)閉氨氣緩沖罐上得氨氣流量調(diào)節(jié)閥 4,松開(kāi)減壓閥旋鈕，打開(kāi)氨瓶上得總閥,然后，慢慢擰緊減壓閥旋鈕把氨氣引進(jìn)緩沖罐 3,待罐上壓力表讀數(shù)達(dá)０、05MP左右時(shí),停止轉(zhuǎn)動(dòng)減壓閥旋鈕，慢慢打開(kāi)調(diào)節(jié)閥 4，把氨氣送進(jìn)混合管。

　５、待塔得操作穩(wěn)定后（不液泛,不干塔，各儀表讀數(shù)穩(wěn)定),記錄各儀表讀數(shù),

　同時(shí)進(jìn)行塔頂尾氣分析。

　6、尾氣分析方法就是打開(kāi)取樣旋塞 19,使尾氣成泡狀通過(guò)吸收瓶液層，至瓶?jī)?nèi)液體得紅色變淡黃色為止,即關(guān)閉旋塞,記下氣量計(jì)讀數(shù)。(８分) 7、保持空氣與水流量不變,改變氨氣流量,重復(fù)上述操作一次。

　8、實(shí)驗(yàn)完畢，先關(guān)氨瓶上得總閥,待氨氣緩沖罐上壓力表讀數(shù)為 0 后，再關(guān)閉氨氣緩沖罐上得氨氣流量調(diào)節(jié)閥 4,然后，全開(kāi)旁路閥 8，同時(shí)關(guān)閉空氣流量調(diào)節(jié)閥１1,最后停風(fēng)機(jī)與關(guān)水閥,清洗吸收瓶. 1、氨瓶

　 ２、減壓閥

　3、氨緩沖罐

　 ４、氨氣調(diào)節(jié)閥

　 5、氨表壓計(jì)

　６、氨轉(zhuǎn)子流量計(jì) 7、葉氏風(fēng)機(jī)

　8、空氣旁路閥

　9、空氣緩沖罐 １0、空氣表壓計(jì)

　 11、空氣調(diào)節(jié)閥

　12、空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)

　13、吸收塔

　 14、塔頂表壓計(jì)

　15、塔壓降壓差計(jì)

　 １6、水調(diào)節(jié)閥

　 17、水轉(zhuǎn)子流量計(jì)

　 18、尾氣調(diào)節(jié)閥

　19、取樣旋塞

　 ２0、分離水三角瓶

　 21、吸收瓶

　 2２、濕式氣量計(jì)

　23、溫度計(jì) 圖２-２—7-3

　吸收裝置流程圖 六、原始數(shù)據(jù)記錄表：

　（見(jiàn)下頁(yè))

　七、數(shù)據(jù)處理表：

　0、３67 0、３６７

　9、46０ 9、４４1

　０、194 0、194

　5８19、308 13723、３71

　0、０38０ ０、0３81

　0、０0０0３34 0、０000142

　0、０030５ 0、00２04

　1、２32 1、２3４

　0、０0193 0、00128

　0、0０51６ 0、0046８

　99、9１２% ９９、963％

　５01、１28 5５4、1９2

　０、0１６9 0、0170 八、舉例計(jì)算：

　以第一組數(shù)據(jù)為例計(jì)算: :

　367 . 0295 293783 760769 . 0293 . 17602733 . 02 12 10102001 01???? ? ? ???? ?T TP PPTV V??

　因、，所以

　 因、,所以 ? ? 00305 . 0 0000334 . 0 0380 . 0556 . 5446 . 0) (2 1 1? ? ? ? ? ? Y YLVX

　 又,所以

　? ?00516 . 00000334 . 000193 . 0 0380 . 0ln0000334 . 0 00193 . 0 0380 . 0ln) (21 12 1 1??? ???? ?? ???YY YY Y YY m

　% 912 . 99 % 1000380 . 00000334 . 0 0380 . 0% 10012 1? ??? ???YY Y?

　 ? ?128 . 50100516 . 0100069000950 . 00000334 . 0 0380 . 0 446 . 0 ) (2 1?? ?? ??? ? ? ???mYaY HY Y VK

　 同理，課求得其它組數(shù)據(jù)。

　九、討論:

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