填料塔吸收实验_2.doc

实验 填料塔吸收实验 一、实验目的 1. 了解吸收过程的流程、设备结构，并掌握吸收操作方法。 2. 在不同空塔气速下，观察填料塔中流体力学状态。测定气体通过填料层的压降与气速的关系曲线。 3. 掌握总传质系数的测定方法，测定在一定喷淋量下水吸收氨的体积传质系数T。 4.通过实验了解ΔP—u曲线和传质系数对工程设计的重要意义。 二、实验原理 1. 填料塔的流体力学特性 吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于有局部阻力和摩擦阻力而产生压强降。 填料塔的流体力学特性是吸收设备的重要参数，它包括压强降和液泛规律。测定填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择适宜的气液负荷，因此填料塔的流体力学特性是确定最适宜操作气速的依据。 气体通过干填料（L=0）时，其压强降与空塔气速之间的函数关系在双对数坐标上为一直线，如图中AB线，其斜率为1.8～2。当有液体喷淋时，在低气速时，压强降和气速间的关联线与气体通过干填料时压强降和气速间的关联线AB线几乎平行，但压降大于同一气速下干填料的压降，如图中CD段。随气速的进一步增加出现载点（图中D点），填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，如图中DE段。当气速增大到E点，填料层持液量越积越多，气体的压强几乎是垂直上升，气体以泡状通过液体，出现液泛现象，此点E称为泛点。 2.传质实验 总体积传质指数Kya是单位填料体积、单位时间吸收的溶质量。它是反应填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料高度的重要数据。 本实验是水吸收空气——氨混合气体中的氨。混合气体中氨的浓度很低。吸收所得的溶液浓度也不高，气液两相的平衡关系可以认为服从亨利定律（即平衡在X—Y坐标系位置线）。故可用对树皮平均浓度差法计算填料层传质平均推动力，相应的传质速率方程式为： GA=KYa·VP·ΔYm 所以 KYa=GA/VPΔYm 其中 ΔYm=[(Y1-Ye1)-(Y2-Ye2)]/[ln(Y1-Ye1)/ (Y2-Ye2)] 式中GA—单位时间内氨的吸收量[Kmol/h] Kya—总体积传质系数[Kmol/m3h] Vp—填料层体积[m3] ΔYm—气相对数平均浓度差。 Y1—气体进塔时的摩尔比。 Ye1—与出塔液体相平衡的气相摩尔比。 Y2—气体出塔时的摩尔比。 Ye2—与进塔液体相平衡的气相摩尔比。 三、装置及流程 空气由风机供给进入空气缓冲罐再由阀调节空气流量，经空气转子流量计计量，并在管路中与氨（经转子流量计计量）混合后进入塔底，混合气在塔中经水吸收后，尾气从塔顶排出。出口处有尾气稳压阀，以维持一定的尾气压力（约100-200mmH2O）作为尾气通过分析器的推动力。 自来水过滤后，经转子流量计计量后，进入塔顶喷淋气喷出，塔底吸收液经排液管流入地沟。排液管可上下移动，使液面控制在管子内部而不上升到塔截面内，保证液封。 二氧化碳有氨瓶供给，缓慢开启氨瓶阀，二氧化碳即进入自动减压阀，稳压0.1Mpa范围以内。氨压表指示氨瓶内部压力，氨压表指示减压后的压力。 因气体流量与状态有关，所以每个气体流量计前均有表压计和温度计。 为了测量塔内压力和塔压降，装有表压计17和压差计2。另外还需要大气压力计测量大气压强。 尾气分析器由吸收盒26和湿式气体流量计27。 流程图如下所示 1、二氧化碳阀 2、6氨压表 3、减压阀 4、氨瓶 5、11温度计 7、空气缓冲罐 8、氨压表 9、15、28转子流量计 10、氨压计 12、空气缓冲罐 13、放净阀 14、空气调节阀 16、塔顶尾气压力计 17、填料支撑板 18、排液管 19、塔压降 20、填料塔 21、喷淋器 22、尾气稳压阀 23、尾气采样管 24、稳压瓶 25、采样考克 26、吸收分析盒 27、湿式体积流量计 29、放净阀 30、进水调节阀 四、操作要点 1、流体力学性能测定 （1）测定于填料压强降时，塔内填料务必事先吹干，为开空气调解阀，开启气泵，缓慢调解改变空气流量6次左右，测定塔压降，得到ΔP干—U关系。 （2）测定式填料压强降。 a、测定前要进行预液泛时，使填料表面充分润湿。 b、实验接近液泛时，进塔气体的增长速度要放慢，不然图中泛点不易找到。密切观察填料表面气液接触状况，并注意填料层压降变化幅度，待各参数稳定后再读数据。液泛后填料层压降在几乎不变气速下明显上升，务必要掌握这个特点。稍稍增大气量，再取一、二个点就可以了，并注意不要时气速过分超过泛点。避免冲破和冲破填料。 （3）要注意空气转子流量计的调节阀要缓慢开启和关闭，以免冲碎玻璃管，切开停车之前要微开调解阀。 2、传质实验： （1）关减压阀后缓慢开二氧化碳阀，