江苏大学化工原理实验六吸收实验.doc

实验四 吸收实验
一、 实验目的
1. 了解填料吸收塔的基本构造、吸收过程的基本流程及其操作。
2. 掌握吸收总传质系数 Kya的测定方法。
二、 实验原理
对低浓度气体吸收且平衡线为直线的情况，吸收传质速率由吸收方程决
定

则只要测出 N A，测出气相的出、入塔浓度，就可计算 Kya，而

式中 V为混合气体的流量，mol/s，由转子流量计测定，y 1、y 2分别为进塔和出塔气相的组成（摩尔分率），用气相色谱分析得到。液相出塔浓度由全塔物料衡算得到。计算Δym时需用平衡数据，本实验的平衡数据如下所示。
丙酮、空气混合气体中丙酮的极限浓度 ys*与空气温度t的关系（压强为 1.2×105Pa）

空气温度 ℃
0
10
15
20
25
30
35
40
ys*%(mol)
8.5
11.4
14.6
17.9
24.4
30.9
38.2
46.3
丙酮的平衡溶解度

液相浓度x
平衡分压， kPax
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
0.01
0.906
1.599
2.706
4.399
7.704
0.02
1.799
3.066
4.998
7.971
12.129
0.03
2.692
4.479
7.131
11.063
16.528
0.04
3.466
5.705
8.997
18.862
20.660
0.05
4.185
6.838
10.796
16.528
24.525
0.06
4.745
7.757
12.263
18.794
27.724
0.07
5.318
8.664
13.596
20.926
30.923
0.08
5.771
9.431
14.928
22.793
33.722
0.09
6.297
10.197
16.128
24.525
36.255
0.10
6.744
10.930
17.061
26.258
38.654

三、 实验流程
实验装置包括空气输送，空气和丙酮鼓泡接触以及吸收剂供给和气液两相在填料塔中逆流接触等部分，其流程示意如图所示。空气的压力定为 0.2×10 4Pa。

四、 实验操作步骤及操作要领
1. 熟悉实验流程，学习填料塔的操作。在空气流量恒定条件下，改变清水流量，测定气体进出口浓度 y 1和 y 2，计算组分回收率η、传质推动力Δym和传质系数 Kya；
2. 在清水流量恒定条件下，改变空气流量，测定气体进出口浓度 y 1和 y 2，计算组分回收率η、传质推动力Δym和传质系数 Kya；
3. 改变吸收液体的温度，重复实验；
4. 在控制定值器的压强时应该注意干将空压机的出口阀门微开。
5. 加热水时，要缓慢调节变压器的旋钮。
6. 调节参数后要有一段稳定时间，直至出口水温基本恒定，取样时先取y2再取 y 1；
7. 转子流量计的读数要注意换算；
8. 气体流量不能超过 600L/h。液体流量不能超过 7L/h，防液泛。
五、 实验数据记录
1．设备参数和有关常数
实验装置的基本尺寸：塔内径 34 mm； 填料层高度 24 cm；
自查丙酮 —空气物系的平衡数据： 大气压 101.33kPa ； 室温 14 ℃。

序号
计前空气压力 MPa
空气温度
℃
空气流量读数 L/h
水的流量读数 L/h
水温 ℃
塔顶温度
℃
塔底温度
℃
入塔气
体浓度
出塔
气体
浓度
1
0.02
13.5
400
2
10
13.3
14.2
0.01298
0.00677
2
0.02
13.5
400
6
10
12.8
14.0
0.00981
0.00249
3
0.02
13.3
600
6
10
12.5
13.2
0.01287
0.00340
4
0.02
13.4
400
6
30
22.8
15.8
0.01266
0.00381

六、 实验数据处理
以序号1为例计算过程如下：
查数据可知，14℃时水的密度ρ=999.3 kg/m3

根据物料守恒，Vy1+Lx2=Vy2+Lx1
则

序号
混合气
体流量
Nmol/s
混合液
体流量
Lmol/s

y1

y2
x1
y1*
Δym
NA
Kya
1
0.005114
0.03084
0.01298
0.00677
0.00103
0.00097
0.00914
3.17214E-05
15.93
2
0.005114
0.09253
0.00981
0.00249
0.00040
0.00038
0.00521
3.741E-05
32.96
3
0.007674
0.09253
0.01287
0.00340
0.00079
0.00074
0.00686
7.27055E-05
48.64
4
0.005115
0.09253
0.01266
0.00381
0.00049
0.00046
0.00721
4.52583E-05
28.84

七、 实验结果与讨论
1. 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量对吸收过程的影响？。
答：当液相推动力阻力较小时，增加液体流量，总传质系数基本不变。溶质吸收量的增加，主要是由于传质平均推动力增大引起的。
当液相阻力较大时，增大液体流量，总传质系数会增加，而平均推动力可能减小，但总的结果是传质速率增大，而溶质吸收率增大。
2.从实验数据分析水吸收丙酮是气膜控制还是液膜控制，还是两者兼有之？
答：丙酮为易溶气体，对比三四组实验数据，提高吸收剂的温度，1/ Kya增大，符合气膜控制。
3. 填料吸收塔底为什么必须有液封装置，液封装置是如何设计的？
答：防止实验过程中吸收剂从吸收塔底流出，影响实验结果。 液封装置设计：在塔底添加液封装置。
4. 在该实验装置上如何验证吸收剂温度对吸收过程影响？
答：设置不同操作温度下的吸收实验，对吸收剂水加热，如，第四组实验吸收剂水的温度变高。
5. 查出丙酮的平衡数据，拟合出计算式。
答：在较低浓度下有。
6. 如何正确使用转子流量计？
答：使转子流量计保持垂直，等转子稳定时再读数，在测定实际流量时，要校正读数。
7. 若没有达到稳定状态就测数据，对结果有何影响？
答：若没有达到稳定状态，则丙酮的气液相则没有达到平衡，导致吸收量偏小，y2偏大，NA偏小，x1偏小，Kya可能偏大，可能偏小。
8.读数是否要同时进行？
答：读数不同时进行，应先取出口气体，再取入口气体。
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