化工原理实验报告-填料吸收塔传质系数的测定.docx

化工原理实验报告 填料吸收塔传质系数的测定 姓名：XXX学号：XXXXXXXXXXX学院：化学与化工学院专业：化学工程与工艺年级：20XX级实验日期：20XX年XX月XX日实验条件：空气流量5.0m3/h，CO2流量3.0L/min，水流量0.40m3/h福建师范大学 FujianNormalUniversity 填料吸收塔传质系数的测定 一、实验目的 1、掌握吸收总传质系数K&或、a的测定方法； 2、了解填料吸收塔的结构和流程，能定性分析操作条件的变化对结果的影响； 3、熟悉各仪器仪表的读数方法，了解气相色谱仪和六通阀的使用方法。 二、实验内容 本实验采用水吸收气相物流中的CO2，在不同条件下，测定气相中CO2进出口浓度，并计算溶质的吸收率％，过程平均推动力或吸收因子，传质单元数》迎,液相总传质单元高度H°^和总传质系数匕°。 三、实验原理1、吸收原理（1）吸收操作 吸收操作主要是利用气体混合物的各组分在液体中的溶解性质不同，将其与适当的液体接触，混合气中易溶的一个或几个组分便溶于该液体内形成溶液，而不能溶解的组分则仍留在气相，从而实现气体混合物的分离。 （2）吸收操作所用的液体称为吸收剂或溶剂（S）；混合气中被溶解吸收的组分称为吸收质或溶质（A）；不被吸收的组分称为惰性组分或载体（B）；所得到的溶液称为吸收液；排出气体称为吸收尾气。 2、吸收计算（1）吸收率虬HE=被吸收的溶质量（kmol）=，（*-%）=]_% A吸收前气相中的溶质总数—，*一飞 Y0、Ye——分别表示初始与吸收终了时气体中溶质的摩尔比；V——惰性气体B的流量，kmol/ho吸收率愈高表示气体混合物的分离愈完全。 (2)对数平均推动力法 传质单元数的表达式中Y*或X*是液相或气相的平衡组成，需要用相平衡关系确定，CO2在水中的溶解平衡可视为直线，因此本实验传质单元数的求解可用对数平均推动力法或吸收因数法。以下标“1”表示塔底截面，下标“2”表示塔顶截面，对数平均推动力法相关公式如下： N==OL^Xm 式中AXm为过程平均推动力，即 _XX1-XX2_(Xj-X1)-(X项-x2)m~^X2 Y1 Y1-mX2*川 1 1Nol=1-^ln[(1-⑴Y-mx1 其中A=L/mV,称为吸收因子，A愈大愈容易吸收。填料层高度H=HolNol,因此液相总传质单元高度Hol=H/NOLo由Hol=工Kxa可得总传质系数，式中Q为塔截面积(m2),L为吸收剂流量(kmol/h)o四、实验装置1、装置流程 本装置流程如图1所示。由水泵将水送入填料塔顶经喷头喷淋下来流经填料层。由风机将空气和由钢瓶来的CO2一起送入气体混合罐，经填料塔底与水在塔内进行逆流接触，进行质量和热量的交换，由塔顶出来的尾气放空，塔底出来的吸收液经下水道排出。由于本实验为低浓度气体的吸收，所以热量交换可略，整个实验过程可视为等温操作。 2、主要设备参数表1主要设备的相关参数 填料塔主要参数 填料塔内径/mm 填料层高度/mm 100 2000 气相色谱仪主要参数 载气 He 检测器类型 TCD 柱前压 0.25 气相色谱仪温控面板设置 检测器温度DT/°C 130 进样器温度IJ/C 130 柱箱温度OV/C 150 桥电流CU/mA 150 衰减 001 图1萃取塔实验装置流程简图1—液体出口阀2；2—风机；3—液体出口阀1；4—气体出口阀；5—出塔气体取样口；6-U型压差计；7—填料层；8一塔顶预分布器；9—进塔气体取样口；10—玻璃转子流量计（0.4~4m3?h-1）；11—混合气体进口阀1；12—混合气体进口阀2；13—孔板流量计；14—涡轮流量计；15—水箱；16—水泵五、实验内容1、训练仪表读数方法，记录所以出现的仪表读数。 2、本实验采用清水吸收气相物流中的CO2，请分别在下列条件下，测定气相中的进出口浓度，计算溶质的吸收率￡3。 操作条件：空气流量5.0m3/h，CO2流量3.0L/min，水流量0.40m3/h3、实验步骤（1）检查吸收装置的气路和水路源头：水箱和混合罐（排冷凝水）。 （2）打开面板总电源、仪表电源开关，进行仪表自检，按照实验内容设定水流量和空气流量。仪表的设定方法：仪表面板功能键（调至流量设定界面）长按左移键由手动M变为自动入用上下键增加或减少设定值最后按确定键。 （3）开启水泵（打到自动），让水进入填料塔润湿填料。 （4）启动风机（打到自动）。 （5）打开CO2钢瓶总阀，并缓慢调节钢瓶的减压阀（约0.1MPa即可，太大易使系统内部憋压，刚开始可能管路内部憋了一些气体，显示的压力比较高，随着实验进行，气体流完，减压阀的压力会降低，要再调至0.1MPa，请时刻保持各表读数正确），调节CO2转子流量计的流量，使其稳定在要求的设定值。 （6）等待色谱恒温后，设定