...wd......wd......wd...專業(yè)：專業(yè)：姓名：學號：日期：2015.12.26地點：教十2109實驗報告課程名稱：過程工程原理實驗〔乙〕指導教師：葉向群成績：__________________實驗名稱：吸收實驗實驗類型：工程實驗同組學生姓名：一、實驗目的和要求〔必填〕 二、實驗內(nèi)容和原理〔必填〕三、主要儀器設備〔必填〕 四、操作方法和實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理 六、實驗結果與分析〔必填〕七、討論、心得填料塔吸收操作及體積吸收系數(shù)測定1實驗目的：1.1了解填料吸收塔的構造并熟悉吸收塔的操作；1.2觀察填料塔的液泛現(xiàn)象，測定泛點空氣塔氣速；1.3測定填料層壓降ΔP與空塔氣速u的關系曲線；1.4測定含氨空氣—水系統(tǒng)的體積吸收系數(shù)Kya。2實驗裝置：2.1本實驗的裝置流程圖如圖1：2.2物系：水—空氣—氨氣。惰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。水從塔頂噴淋至調(diào)料層與自下而上的含氮空氣進展吸收過程，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，用化學分析法對其進展組成分析。3根本原理：實驗中氣體流量由轉(zhuǎn)子流量計測量。但由于實驗測量條件與轉(zhuǎn)子流量計標定條件不一定一樣，故轉(zhuǎn)子流量計的讀數(shù)值必須進展校正。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對相平衡關系遵循亨利定律的物系〔一般指低濃度氣體〕，氣液平衡關系為：相平衡常數(shù)m與系統(tǒng)總壓P和亨利系數(shù)E的關系如下：式中：E—亨利系數(shù)，PaP—系統(tǒng)總壓〔實驗中取塔內(nèi)平均壓力〕，Pa亨利系數(shù)E與溫度T的關系為：lgE=11.468-1922/T式中：T—液相溫度〔實驗中取塔底液相溫度〕，K。根據(jù)實驗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)實驗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，其值也是設計填料塔的重要依據(jù)。本實驗屬于低濃氣體吸收，近似取Y≈y、X≈x。3.2.3被吸收的氨氣量,可由物料衡算(X1-X2)式中：V—惰性氣體空氣的流量，kmol/h；—進塔氣相的組成，比摩爾分率，kmol〔A〕/kmol〔B〕；—出塔氣相〔尾氣〕的組成，比摩爾分率，kmol〔A〕/kmol〔B〕；X1—出塔液相組成，比摩爾分率，kmol〔A〕/kmol〔B〕；X2=0；L—吸收劑水的流量，kmol/h。3.2.3.1進塔氣相濃度確實定式中：—氨氣的流量，kmol/h。根據(jù)轉(zhuǎn)子流量計測取得空氣和氨氣的體積流量和實際測量狀態(tài)〔壓力、溫度〕。應對其刻度流量進展校正而得到實際體積流量，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〕即可求取進塔氣相濃度。3.2.3.2出塔氣相〔尾氣〕的組成確實定用移液管移取體積為Vaml、濃度為Mamol/l的標準硫酸溶液置于吸收瓶中，參加適量的水及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計量。為使所取尾氣能反映塔內(nèi)實際情況，在取樣分析前應使取樣管尾氣保持暢通，然后改變?nèi)ㄐ鲃臃较颍刮矚馔ㄟ^吸收瓶。式中：—氨氣的摩爾數(shù)，mol；—空氣的摩爾數(shù)，mol。尾氣樣品中氨的摩爾數(shù)可用以下方式之一測得：(=1\*romani)假設尾氣通入吸收瓶吸收至終點〔瓶內(nèi)溶液顏色由黃棕色變至黃綠色〕，則10-3mol(=2\*romanii)假設通入吸收瓶中的尾氣已過量〔瓶中溶液顏色呈藍色〕，可用同樣標準硫酸溶液滴定至終點〔瓶中溶液呈黃綠色〕。假設耗去酸量為ml,則10-3mol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讀取，并測定溫度mol式中：—尾氣通過濕式流量計時的壓力〔由室內(nèi)大氣壓代替〕，Pa；—通過濕式流量計的空氣量，l；—通過濕式流量計的空氣溫度，K；R—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實驗步驟：4.1先開啟吸收劑〔水〕調(diào)節(jié)閥，當填料充分潤濕后，調(diào)節(jié)閥門使水流量控制在適當?shù)臄?shù)值，維持恒定；4.2啟動風機，調(diào)節(jié)風量由小到大，觀察填料塔內(nèi)的流體力學狀況，并測取數(shù)據(jù)，根據(jù)液泛時空氣轉(zhuǎn)子流量計的讀數(shù)，來選擇適宜的空氣流量，本實驗要求在兩至三個不同氣體流量下測定；4.3為使進塔氣相濃度約為5%，須根據(jù)空氣的流量來估算氨氣的流量，然后翻開氨氣鋼瓶，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)操作過程便到達穩(wěn)定，故應在通氨氣之前將一切準備工作做好，在操作穩(wěn)定之后，開啟三通閥，使尾氣通入吸收瓶進展尾氣組成分析。在實驗過程中，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〕流量重復實驗：本次實驗，控制空氣流量分別為8-8-9.6m3/h，水流量則相對應為30-36-30l/h；4.6實驗完畢，關閉氨氣鋼瓶閥門、水調(diào)節(jié)閥，切斷風機電源，洗凈分析儀器等。5實驗數(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)實驗單位組1-1組1-2組2-1組2-2組3-1組3-2空氣流量計讀數(shù)m3/h88889.59.5空氣溫度℃12.112.212.312.2512.412.4空氣表壓kPa1.221.221.151.221.871.88氨氣流量計讀數(shù)m3/h0.30.30.30.30.360.36氨氣溫度℃12.41212.3121212.1氨氣表壓kPa1.251.251.271.281.91.92水流量計讀數(shù)L/h303036363030塔頂?shù)讐翰頺Pa0.410.40.410.420.570.56塔頂表壓kPa0.770.780.750.761.281.23塔底液溫℃11.411.511.411.511.5511.5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℃1212121212125.3數(shù)據(jù)處理：塔截面積Ω==0.00385m2P=P0+P表1-11-22-12-23-13-2V體8.12728.12848.13268.12919.62539.6253G0.35510.35500.35480.35500.42270.4227L1.6671.6671.6671.6671.6671.667V體·氨氣0.30490.30460.30480.30460.36450.3645nair0.20690.20780.22330.23450.17620.1741Y10.037480.037490.037530.037520.037940.03793Y20.00290.002890.002690.002560.003410.00345X10.007370.0073680.0074150.0074450.0087560.008743X2000000E293412950729341295072959129507.5P103.375103.38103.355103.34103.965103.91m0.28380.28540.28390.28550.28460.2840ΔYm0.012990.012970.012700.012500.013680.01373η0.92260.92290.92830.93180.91010.9090KYa60.6260.7462.4263.6868.4368.08KYa平均60.6863.0568.255ΔP-u數(shù)據(jù)表格以及關系曲線圖ΔPkpa0.410.40.410.420.570.56um/s0.058640.058650.058680.058650.069450.06945由圖表可知，大概的液泛點氣速為0.06945m/s.計算例如〔以組1-1為例〕：V體==8*=8.1272m3/h；G===0.3551kmol/h；L=ρL0/M=999.7*30/18/1000=1.667kmol/h；V體·氨氣==0.3*=0.3049m3/h；V氨氣===0.01331kmol/h；nair==102.4*4.79/8.314/(273.15+12)=0.2069mol；Y1==0.01331/0.3551=0.03748；Y2==0.03*0.01*2/0.2069=0.0029；X1==0.3551*(0.03748-0.0029)/1.667=0.00737；E===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；====0.01299；η=1-Y2/Y1=1-0.0029/0.03748=0.9226；==60.626結果分析、討論：1本次實驗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。從實驗數(shù)據(jù)處理的結果可以看出，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)氨氣易容于水的性質(zhì)，理論上氨氣應該屬于氣模控制，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，Kya增大；當增大氣體流速時，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。結論：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以看出，本次實驗得到的結果相對來說是比擬準確的。實驗比擬理想。2從實驗根本數(shù)據(jù)可以看出，不管是改變吸收劑流量或是空氣流量，實驗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從實驗數(shù)據(jù)處理結果可以看出，當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Δp-u有什么實際意義曲線是描述流體力學的特性也是吸收設備主要參數(shù)，為了計算填料塔的動力消耗也需流體力學特性，確定填料塔適宜操作范圍及選擇適宜的氣液負荷。2實驗時，如何確定水、空氣和氨氣的流量水的體積