文档介绍：吸收实验
实验名称:
吸收实验
二、实验目的:
;
2. 测定填料塔体积吸收系数KYa.
三、实验原理:
对填料吸收塔的要求,既希望它的传质效率高,又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的,故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。
(一)、空塔气速与填料层压降关系
气体通过填料层压降△P与填料特性及气、液流量大小等有关,常通过实验测定。
若以空塔气速[m/s]为横坐标,单位填料层压降[mmH20/m]为纵坐标,在双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量L0=0时,可知~关系为一直线,—2,当喷淋量为L1时,~为一折线,若喷淋量越大,折线位置越向左移动,图中L2>L1。每条折线分为三个区段,值较小时为恒持液区,~关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区,~曲线斜率大于2,持液区与截液区之间的转折点叫截点A。值较大时叫液泛区,~曲线斜率大于10,截液区与液泛区之间的转折点叫泛点B。在液泛区塔已无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间,此时塔效率最高。
图2-2-7-1 填料塔层的~关系图
图2-2-7-2 吸收塔物料衡算
(二)、吸收系数与吸收效率
本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨,氨易溶于水,故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小,则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律,吸收平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示:
(1)
式中:NA——被吸收的氨量[kmolNH3/h];
——塔的截面积[m2]
H——填料层高度[m]
Ym——气相对数平均推动力
KYa——气相体积吸收系数[kmolNH3/m3·h]
被吸收氨量的计算,对全塔进行物料衡算(见图2-2-7-2):
(2)
式中:V——空气的流量[kmol空气/h]
L——吸收剂(水)的流量[kmolH20/h]
Y1——塔底气相浓度[kmolNH3/kmol空气]
Y2——塔顶气相浓度[kmolNH3/kmol空气]
X1,X2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolNH3/kmolH20]
由式(1)和式(2)联解得:
(3)
为求得KYa必须先求出Y1、Y2和Ym之值。
1、Y1值的计算:
(4)
式中:V01——氨气换算为标态下的流量[m3/h]
V02——空气换算为标态下的流量[m3/h]
——氨气中含纯NH3分数
对氨气:
(5)
式中:V1——***气流量计上的读数[m3/h]
T。,P。——标准状态下氨气的温度[K]和压强[mmHg]
T1,P1——氨气流量计上标明的温度[K]和压强[mmHg]
T2,P2——实验所用氨气的温度[K]和压强[mmHg]
——标准状态下氨气的密度(=)
——标准状态下空气的密度(=)
对空气:
(6)
式中:V2——空气流量计读数[m3/h]
T。,P。——标准状态下空气的温度[K]和压强[mmHg]
T3,P3——空气流量计上标明的温度[K]和压强[mmHg]
T4,P4——实验所用空气的温度[K]和压强[mmHg]
Y1也可用取样分析法确定(略)。
2、Y2值分析计算
在吸收瓶内注入浓度为NS的H2SO4VS[ml],把塔顶尾气通入吸收瓶中。设从吸收瓶出口的空气体积为V4[ml]时瓶内H2SO4Vs即被NH3中和完毕,那么进入吸收瓶的NH3体积Vo3可用下式计算:
(7)
通过吸收瓶空气化为标准状态体积为:
(8)
式中:V4——通过吸收瓶空气体积[ml],由湿式气量计读取
T。,P。——标准状态下空气的温度[K]和压强[mmHg]
T5,P5——通过吸收瓶后空气的温度[K]和压强[mmHg]
故塔顶气相浓度为:
(9)
3、塔底X1~Y*1的确定
由式(2)知:,若X2=0,则得:
(10)
X1值亦可从塔底取氨水分析而得。设取氨水VN`[ml],用浓度为NS`的H2SO4来滴定,中和后用量为VS`[ml],则:
(11)
又根据亨利定律知,与塔底X1成平衡的气相浓度Y1*为:
(12)
式中:P——塔底操作压强绝对大气压(atm)
E——亨利系数大气压,可查下表取得:
液相浓度5%以下的E值
表2-2-7-1
t(℃)
0
10
20
25
30
40
E(大气压)
或用下式计算:
(13)
4、塔顶的X2~Y2*的确定
因用水为吸收剂,故X2=0 ,所以Y2*=0
吸收平均推动力ΔYm
(14)
吸收效率η