一、 實驗名稱: 吸收實驗 二、實驗目得：
1、學習填料塔得操作; 2、 測定填料塔體積吸收系數 K Ｙ a、 三、實驗原理：
對填料吸收塔得要求，既希望它得傳質效率高，又希望它得壓降低以省能耗。但兩者往往就是矛盾得，故面對一臺吸收塔應摸索它得適宜操作條件。
(一）、空塔氣速與填料層壓降關系 氣體通過填料層壓降△P 與填料特性及氣、液流量大小等有關,常通過實驗測定。
若以空塔氣速[ｍ/ｓ]為橫坐標，單位填料層壓降[mmH 2 0／ｍ］為縱坐標,在雙對數坐標紙上標繪如圖２—２-7-1所示。當液體噴淋量L ０ =0時,可知~關系為一直線，其斜率約 1、0—２,當噴淋量為 L 1 時，~為一折線，若噴淋量越大，折線位置越向左移動,圖中 L 2 >L 1 .每條折線分為三個區段，值較小時為恒持液區,~關系曲線斜率與干塔得相同。值為中間時叫截液區，~曲線斜率大于 2,持液區與截液區之間得轉折點叫截點 A。值較大時叫液泛區，~曲線斜率大于 10,截液區與液泛區之間得轉折點叫泛點 B。在液泛區塔已無法操作。塔得最適宜操作條件就是在截點與泛點之間,此時塔效率最高。
圖 2—2-７－1
填料塔層得~關系圖
圖 2—2—７-2
吸收塔物料衡算
(二）、吸收系數與吸收效率 本實驗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系可認為符合亨利定律,吸收平均推動力可用對數平均濃度差法進行計算。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 -－氣相對數平均推動力 K Y ａ--氣相體積吸收系數[kmｏlNH 3 /m３ ·h］ 被吸收氨量得計算，對全塔進行物料衡算(見圖 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 值得計算：
(4）
式中：V 0 １ --氨氣換算為標態下得流量[ｍ 3 /h］ V ０ 2 ——空氣換算為標態下得流量［ｍ 3 /h］ 0、98——氨氣中含純 NH 3 分數 對氨氣:
(５）
式中：Ｖ 1 ——氯氣流量計上得讀數[m３ /ｈ] T。，P。——標準狀態下氨氣得溫度[K]與壓強［ｍmHg] T 1 ,P 1 ——氨氣流量計上標明得溫度[K]與壓強[mmHg］ Ｔ 2 ,P ２ ——實驗所用氨氣得溫度［Ｋ］與壓強［mｍHg］ ——標準狀態下氨氣得密度(＝0。769kg/m 3 ) —－標準狀態下空氣得密度(=１.293ｋg/m 3 ）
對空氣:
（６) 式中：V ２ ——空氣流量計讀數[m 3 /h] T。,P。——標準狀態下空氣得溫度[Ｋ］與壓強［ｍmHｇ] T 3 ,P ３ ——空氣流量計上標明得溫度[K]與壓強［mｍHg] Ｔ 4 ,P 4 ——實驗所用空氣得溫度［K]與壓強［mmHg］ Y 1 也可用取樣分析法確定（略). ２、Y 2 值分析計算 在吸收瓶內注入濃度為 N Ｓ 得Ｈ 2 SO ４ Ｖ S [mｌ]，把塔頂尾氣通入吸收瓶中。設從吸收瓶出口得空氣體積為 V 4 ［ml]時瓶內 H 2 SＯ 4 Ｖｓ即被 NH ３ 中與完畢,那么進入吸收瓶得 NH 3 體積 V ｏ３ 可用下式計算:
(７）
通過吸收瓶空氣化為標準狀態體積為:
（8）
式中：V 4 —-通過吸收瓶空氣體積[ｍl],由濕式氣量計讀取 Ｔ。,P.-—標準狀態下空氣得溫度[K]與壓強［mmＨg］ Ｔ 5 ,P 5 ——通過吸收瓶后空氣得溫度[K］與壓強[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。設取氨水 V N `［ml]，用濃度為 N S `得 H 2 SO 4來滴定，中與后用量為 V S ｀[ml]，則:
(11) 又根據亨利定律知,與塔底Ｘ １ 成平衡得氣相濃度 Y 1 *為:
(1２）
式中：P—-塔底操作壓強絕對大氣壓(atm) E——亨利系數大氣壓,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 或用下式計算:
（13) 4、塔頂得 X 2 ~Ｙ 2 *得確定 因用水為吸收劑，故 X 2 ＝0 ,所以Ｙ 2 ＊=0 5、 吸收平均推動力ΔY m
（14) 6、吸收效率η
（1５)
四、實驗流程簡介: 吸收裝置如圖 2-2-7－3 所示,塔徑為 110(mｍ)，塔內填料有一套為塑料階梯環，其它為瓷拉西環,均為亂堆．填料層高為６00－7０0（mm）(請自量準確)。氨氣由氨瓶 1 頂部針形閥放出，經減壓閥２到達緩沖缺罐 3，用閥 4 調節流量，經溫度計 23,表壓計 5 與流量計 6 分別測量溫度、壓力與流量后到達混合管。空氣經風機 7 壓送至緩沖罐 9,由旁路閥 8 與調節閥１1 調節風量，經溫度計 23，表壓計１0 與流量計12 分別測量溫度、壓力與流量后到達混合管與氨氣混合，后被送進吸收塔 13 得下
部,通過填料層縫隙向上流動。吸收劑（水）由閥 16 調節，經流量計 17 測定流量后從塔頂噴灑而下。在填料層內，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 23 測定，塔頂表壓與填料層壓降由壓差計 14 與 15測定.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,后經吸收瓶２1 分析氨,氣量計２2 計量取出空氣量。
五、實驗方法：
(一)測壓降與空塔氣速步驟 1、測定干塔壓降 (1)打開旁路閥８,關閉空氣流量調節閥 11,啟動風機 7，慢慢打開閥 1１使風量由零至最大，同時觀察壓差計１５得讀數變化。
(2)從流量計 12 得量程范圍擬定 6~8 組讀數。調節風量由大至小,同時讀取空氣流量及塔壓降值。
2、測定濕塔壓降 (１）把風量開至最大,慢慢打開閥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 15 得讀數變化。
(2)調節風量水量使液泛層高度 2０～３０mｍ左右,記下水流量及壓差計讀數。
（3）保持水量不變，調節風量由大至小,測取 6~8 組風量及塔壓降讀數。
最后,讀取氣溫、水溫及填料層高度,記下塔內徑數值。
(二)測吸收系數步驟 1、全開旁路閥８,關閉空氣流量調節閥１１,啟動風機 7，慢慢打開閥 11 使風量由零至最大,同時觀察壓差計 15 得讀數變化。
2、在吸收瓶內置入已知濃度得 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.關閉取樣旋塞 19,記下濕式氣量計原始讀數。
3、將水流量計 1７及空氣流量計 1２(采用旁路調節法)調到指定讀數。
4、關閉氨氣緩沖罐上得氨氣流量調節閥 4,松開減壓閥旋鈕，打開氨瓶上得總閥,然后，慢慢擰緊減壓閥旋鈕把氨氣引進緩沖罐 3,待罐上壓力表讀數達０、05MP左右時,停止轉動減壓閥旋鈕，慢慢打開調節閥 4，把氨氣送進混合管。
５、待塔得操作穩定后（不液泛,不干塔，各儀表讀數穩定),記錄各儀表讀數,
同時進行塔頂尾氣分析。
6、尾氣分析方法就是打開取樣旋塞 19,使尾氣成泡狀通過吸收瓶液層，至瓶內液體得紅色變淡黃色為止,即關閉旋塞,記下氣量計讀數。(８分) 7、保持空氣與水流量不變,改變氨氣流量,重復上述操作一次。
8、實驗完畢，先關氨瓶上得總閥,待氨氣緩沖罐上壓力表讀數為 0 后，再關閉氨氣緩沖罐上得氨氣流量調節閥 4,然后，全開旁路閥 8，同時關閉空氣流量調節閥１1,最后停風機與關水閥,清洗吸收瓶. 1、氨瓶
２、減壓閥
3、氨緩沖罐
４、氨氣調節閥
5、氨表壓計
６、氨轉子流量計 7、葉氏風機
8、空氣旁路閥
9、空氣緩沖罐 １0、空氣表壓計
11、空氣調節閥
12、空氣轉子流量計
13、吸收塔
14、塔頂表壓計
15、塔壓降壓差計
１6、水調節閥
17、水轉子流量計
18、尾氣調節閥
19、取樣旋塞
２0、分離水三角瓶
21、吸收瓶
2２、濕式氣量計
23、溫度計 圖２-２—7-3
吸收裝置流程圖 六、原始數據記錄表：
（見下頁)
七、數據處理表：
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、舉例計算：
以第一組數據為例計算: :
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，課求得其它組數據。
九、討論:
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