1、專業(yè) 姓名 學(xué)號實(shí)驗(yàn)類型：工程實(shí)驗(yàn)同組學(xué)生姓名：二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）刖戶/貨實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：過程工程原理實(shí)驗(yàn)（乙）成績：實(shí)驗(yàn)名稱：吸收實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┤⒅饕獌x器設(shè)備（必填）五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理七、討論、心得填料塔吸收操作及體積吸收系數(shù)測定1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.1 了解填料吸收塔的構(gòu)造并熟悉吸收塔的操作；1.2 觀察填料塔的液泛現(xiàn)象，測定泛點(diǎn)空氣塔氣速；1.3 測定填料層壓降A(chǔ)P與空塔氣速u的關(guān)系曲線；1.4 測定含氨空氣一水系統(tǒng)的體積吸收系數(shù) Ka。2實(shí)驗(yàn)裝置：2.1 本實(shí)驗(yàn)的裝置流程圖如圖1:2.2 物系：水一空氣一氨氣。惰

2、性氣體由漩渦氣泵提供 ，氨氣由液氮鋼瓶提供, 吸收劑水采用自來水，他們的流量分別通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)。水從塔頂噴淋至調(diào)料 層與自下而上的含氮空氣進(jìn)行吸收過程，溶液由塔底經(jīng)過液封管流出塔外，塔 底有液相取樣口，經(jīng)吸收后的尾氣由塔頂排至室外，自塔頂引出適量尾氣，用化學(xué)分析法對其進(jìn)行組成分析。3基本原理：實(shí)驗(yàn)中氣體流量由轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量。 但由于實(shí)驗(yàn)測量條件與轉(zhuǎn)子流量計(jì)標(biāo)定 條件不一定相同，故轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)值必須進(jìn)行校正。校正方法如下：3.2體積吸收系數(shù)的測定3.2.1 相平衡常數(shù)m對相平衡關(guān)系遵循亨利定律的物系（一般指低濃度氣體），氣液平衡關(guān)系為：相平衡常數(shù)m與系統(tǒng)總壓P和亨利系數(shù)E的關(guān)系如下：式中：E

3、亨利系數(shù)，PaP 一系統(tǒng)總壓（實(shí)驗(yàn)中取塔內(nèi)平均壓力），Pa亨利系數(shù)E與溫度T的關(guān)系為：lg E= 11.468-1922 / T式中：T一液相溫度（實(shí)驗(yàn)中取塔底液相溫度），K。根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所測的塔頂表壓及塔頂塔底壓差 p,即可求得塔內(nèi)平均壓力P。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所測的塔底液相溫度 T,利用式（4）、（5）便可求得相平衡常數(shù) m 3.2.2 體積吸收常數(shù)體積吸收常數(shù)是反映填料塔性能的主要參數(shù)之一，其值也是設(shè)計(jì)填料塔的 重要依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)屬于低濃氣體吸收，近似取 丫弋y、心x。3.2.3 被吸收的氨氣量，可由物料衡算（X1-X2）式中：V一惰性氣體空氣的流量，kmol/h ;一進(jìn)塔氣相的組成，比摩爾分率，

4、kmol （A） / kmol （B）;一出塔氣相（尾氣）的組成，比摩爾分率， kmol （A） / kmol （B）;X i一出塔液相組成，比摩爾分率，kmol （A） / kmol （B）;X 2=0；L 吸收劑水的流量，kmol/h。3.2.3.1 進(jìn)塔氣相濃度的確定式中：一氨氣的流量，kmol/h。根據(jù)轉(zhuǎn)子流量計(jì)測取得空氣和氨氣的體積流量和實(shí)際測量狀態(tài)（壓力、溫 度）。應(yīng)對其刻度流量進(jìn)行校正而得到實(shí)際體積流量，再由氣體狀態(tài)方程得到 空氣和氨氣的摩爾流量，并由式（8）即可求取進(jìn)塔氣相濃度。3.2.3.2 出塔氣相（尾氣）的組成的確定用移液管移取體積為 Va ml、濃度為Ma mol/l的

5、標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液置于吸收瓶 中，加入適量的水及2-3滴百里酚蘭（指示劑），將吸收瓶連接在抽樣尾氣管 線上（如裝置圖）。當(dāng)吸收塔操作穩(wěn)定時，尾氣通過吸收瓶后尾氣中的氨氣被 硫酸吸收，其余空氣通過濕式流量計(jì)計(jì)量。為使所取尾氣能反映塔內(nèi)實(shí)際情況， 在取樣分析前應(yīng)使取樣管尾氣保持暢通，然后改變?nèi)ㄐ鲃臃较颍刮矚?通過吸收瓶。式中：一氨氣的摩爾數(shù)，mol;一空氣的摩爾數(shù)，mol。尾氣樣品中氨的摩爾數(shù)可用下列方式之一測得：若尾氣通入吸收瓶吸收至終點(diǎn)（瓶內(nèi)溶液顏色由黃棕色變至黃綠色），則-3mol10（ii）若通入吸收瓶中的尾氣已過量（瓶中溶液顏色呈藍(lán)色），可用同樣標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液滴定至終點(diǎn)（瓶中溶液呈黃綠色

6、）。若耗去酸量為 ml,則10-3 mol尾氣樣品中空氣摩爾數(shù)的求取尾氣樣品中的空氣量由濕式流量計(jì)讀取，并測定溫度mol式中：一尾氣通過濕式流量計(jì)時的壓力（由室內(nèi)大氣壓代替），Pa;一通過濕式流量計(jì)的空氣量，l ;一通過濕式流量計(jì)的空氣溫度，K;R一氣體常數(shù)，R=8314N m/（mol K）。由式（10） （11）可求得和，代人（9）即可得到，根據(jù)得到的和，由（7）即 可得到。3.2.4 對數(shù)平均濃度差4實(shí)驗(yàn)步驟：4.1 先開啟吸收劑（水）調(diào)節(jié)閥，當(dāng)填料充分潤濕后，調(diào)節(jié)閥門使水流量控制在適當(dāng)?shù)臄?shù)值，維持恒定；4.2 啟動風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)量由小到大，觀察填料塔內(nèi)的流體力學(xué)狀況，并測取數(shù) 據(jù)，根據(jù)液

7、泛時空氣轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)，來選擇合適的空氣流量，本實(shí)驗(yàn)要求 在兩至三個不同氣體流量下測定；4.3 為使進(jìn)塔氣相濃度約為5%須根據(jù)空氣的流量來估算氨氣的流量，然后打 開氨氣鋼瓶，調(diào)節(jié)閥門，使氨氣流量滿足要求；4.4 水吸收氨，在很短時間內(nèi)操作過程便達(dá)到穩(wěn)定，故應(yīng)在通氨氣之前將一切準(zhǔn)備工作做好，在操作穩(wěn)定之后，開啟三通閥，使尾氣通入吸收瓶進(jìn)行尾氣組成分析。在實(shí)驗(yàn)過程中，尤其是測量時，要確保空氣、氨氣和水流量的穩(wěn)定；4.5 改變氣體流量或吸收劑（水）流量重復(fù)實(shí)驗(yàn)：本次實(shí)驗(yàn)，控制空氣流量分別為8-8-9.6 m 3/h ,水流量則相對應(yīng)為30-36-30 l/h ;4.6 實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉氨氣鋼瓶閥門、

8、水調(diào)節(jié)閥，切斷風(fēng)機(jī)電源，洗凈分析儀器等。5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：5.1 大氣壓102400Pa室溫11.5填料層高度40.5cm 塔徑70mm 硫酸10ml 濃度 0.03mol/l液泛氣速11-12m3/h5.2原始數(shù)據(jù)記錄：體積吸收系數(shù)實(shí)驗(yàn)單位組1-1組1-2組2-1組2-2組3-1組3-2空氣流量計(jì)讀數(shù)m3/h88889.59.5空氣溫度C12.112.212.312.2512.412.4空氣表壓kPa1.221.221.151.221.871.88氨氣流量計(jì)讀數(shù)m3/h0.30.30.30.30.360.36氨氣溫度C12.41212.3121212.1氨氣表壓kPa1.251.251.271

9、.281.91.92水流量計(jì)讀數(shù)L/h303036363030塔頂?shù)讐航黭Pa0.410.40.410.420.570.56塔頂表壓kPa0.770.780.750.761.281.23塔底液溫C11.411.511.411.511.5511.5塔頂 氣相 濃度 分析吸收瓶加酸量mL101010101010脫氨后空氣量L4.794.815.175.434.084.03脫氨后空氣溫度C1212121212125.3數(shù)據(jù)處理：塔截面積 Q=-D2=0.00385m2 P=P0+P表41-11-22-12-23-13-2V體8.12728.12848.13268.12919.62539.6253G0

10、.35510.35500.35480.35500.42270.4227L1.6671.6671.6671.6671.6671.667V體氨氣0.30490.30460.30480.30460.36450.3645hair0.20690.20780.22330.23450.17620.1741Y0.037480.037490.037530.037520.037940.03793Y20.00290.002890.002690.002560.003410.00345X0.007370.0073680.0074150.0074450.0087560.008743X2000000E29341295072

11、9341295072959129507.5P103.375103.38103.355103.34103.965103.91m0.28380.28540.28390.28550.28460.2840A Ym0.012990.012970.012700.012500.013680.01373刀0.92260.92290.92830.93180.91010.9090V體.* i102-4*(273-15+12-1) =8.1272 m3/h ;:PT。,273.15*(102.4 1.22)G =叱=(儂4*1.22)*8.1272 =0.3551 kmol/h ；RT (273.15+12.1)*

12、8.314L= p Lo/M=999.7*30/18/1000=1.667 kmol/h;， :PT C|102.4*(273.15+12.4) n onyin 3小V體氨氣=Vn、-=0.3* J=0.3049 m /h ;P PT0V273.15*(102.4+1.25)V氨氣=* = 口02/.25)*0.3049 =0.01331 kmol/h ;RT (273.15+12.4) *8.314na = PV=102.4*4.79/8.314/(273.15+12)=0.2069mol;RTV氨氣 _Y=-=0.01331/0.3551=0.03748 ; G 氨氣Y2=n =0.03*

13、0.01*2/0.2069=0.0029;nX=G(Y1-Y2) =0.3551*(0.03748-0.0029)/1.667=0.00737;E=1011.468/992/T11.468 4992/( 273.15 11.4)=29341;P= (2*0.77+0.41 ) /2+102.4=103.375kPa , P為塔內(nèi)平均壓力;m=E/P=29341/103.375/1000=0.2838 ;Y1 - Y2-Ym =Y1 ln Y2Y1 -mX -Y2 0.03748-0.00737* 0.2838-0.0029lnY1Y2ln0.03748-0.00737*0.2838=0.012

14、99;0.0029y =1-Y2/Y1 = 1-0.0029/0.03748=0.9226 ;=60.62KYa _Ga=0.3551*(0.03748 0.0029)-'j*h* . Ym0.0385*0.405*0.012296結(jié)果分析、討論: 1本次實(shí)驗(yàn)分別通過改變吸收劑流量或者空氣流量 +氨氣流量來討論對吸收的 影響。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果可以看出，第 1組和第2組之間，空氣氨氣流量 不變，增大水的流量20%出口氣體濃度變小，體積吸收系數(shù)變大；而第 1組和 第3組之間，水流量保持不變，增大空氣和氨氣流量 20%出口氣體濃度變大， 體積吸收系數(shù)也跟著變大，且大得多。根據(jù)氨氣易容于水

15、的性質(zhì)，理論上氨氣應(yīng)該屬于氣模控制，而根據(jù)化工原理 理論知識，氣模控制的時候，增大吸收劑流量時，出口氣體濃度減小，吸收率 增大，Ka增大；當(dāng)增大氣體流速時，出口氣體濃度增大， 吸收率減小，Kya也 增大，且比前者要大得多。結(jié)論：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，本次實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果相對來說是比較準(zhǔn)確的。實(shí)驗(yàn)比較理想。2 從實(shí)驗(yàn)基本數(shù)據(jù)可以看出，不論是改變吸收劑流量或是空氣流量，實(shí)驗(yàn)中 測得的塔底液體溫度和脫氨后空氣溫度發(fā)生變化，且者波動很小，隨著氣體或 者吸收劑流量的改變，脫氨后空氣溫度也會發(fā)生變。3 從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果可以看出，當(dāng)保持空氣流量不變而增大水流量時，吸 收效率提升，不是很大；而相反地，保持水流量不變，增大空氣流量時，吸收 效率大幅度下降。7思考題：1測定體積吸收系數(shù)kya和Ap-u有什么實(shí)際意義?曲線是描述流體力學(xué)的特性也是吸收設(shè)備主要參數(shù)，為了計(jì)算填料塔的動 力消耗也需流體力學(xué)特性，確定填料塔適宜操作范圍及選擇適宜的氣液負(fù)荷。2實(shí)驗(yàn)時，如何確定水、空氣和氨氣的流量？水的體積流量可直接從轉(zhuǎn)子流量計(jì)上讀取，再