文档介绍：实验四　吸收实验
（一）实验目的
1．了解吸收装置的基本流程和操作特性,加深对传质过程的了解。
2。了解填料塔的结构,测定其流体力学性能。
３．通过用水吸收二氧化碳，研究物质传递过程，确立吸收传质系数与操作条件及填料性质的关系。
（二）实验原理
吸收是利用气体在液体中溶解度的差异来分离气体混合物的传质过程。吸收过程一般在塔设备中进行，，气体自下而上从填料间隙穿过，与从塔顶喷淋而下的液体（吸收剂）在填料表面进行接触,，塔板是气、液两相接触传质的场所。液体沿降液管流入塔板,上升的气相通过塔板的开孔鼓泡通过液相层,在塔板上气液两相以错流方式接触。吸收塔内气液两相的流体力学状态直接影响到吸收过程的操作性能。
1、吸收塔的流体力学特性
吸收塔的流体力学特性包括压强降和液泛规律,计算吸收塔需用动力时,必须知道压强降的大小;而确定吸收塔的气、液负载量时，则必须了解液泛的规律，所以测量流体力学性能是吸收实验的一项内容。
在填料塔中,被吸收气体通过填料时，由于填料造成的局部阻力及摩擦力而产生压强降。气体通过床层的压强降与
空塔气速、填料的特性(材质、形状和尺寸)，气体的压强降仅与气体的流速有关,在双对数坐标纸上进行标绘，可得到压强降ΔP与空塔速度ｕ速操作时,膜厚随气速变化不大，液膜增厚所造成的附加压降增高并不显著，此时压降曲线基本上与干填料层的压降曲线平行。随气速增加，上升气流与下降液体间的摩擦力增大，开始阻碍液体的下流,使得填料层内的持液量随气速的增加而增加，此种现象称为拦液。，填料层内液体分布和填料表面湿润程度大为改善，有利于提高吸收传质速率。进入拦液区后,当空塔气速再进一步增大，则填料层内持液量不断增加,到达某一气速时，气、液间的摩擦力完全阻止液体向下流动，填料层的压力降急剧升高，将出现液泛现象。在压降曲线上，出现液泛现象的标志是压降曲线近乎垂直，压降曲线明显变为垂直的转折点称为泛点。
本实验可用空气与水进行，在各种喷淋量下，逐步增大气速，记录必要的数据直至刚出现液泛为止，但必须注意，不要使气速过分超过泛点，避免冲跑或冲破填料。
2、传质系数
吸收是气液相间传质过程，吸收速率可用气相内、液相内或两相间的传质速率来表示。以液相浓度表示的相间传质速率方程为
　　　　　　　（1）
ＧA-－-吸收传质速率,Kmｏl。ｓ—1；KＬ－－-液相传质总系数，－１
;
Ａ——-传质面积，m２；ΔCAM－—－塔顶、塔底的平均传质推动力，Ｋmol．ｍ—３
传质系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，是吸收塔设计和操作参数确定的基础，，传质系数的大小取决于塔设备结构（包括塔类型、填料的类型与尺寸等）、操作条件及气液接触状况等。
若单位体积内气液两相所具有的有效传质面积为a（—３），则
　　　(2)
ｈ—-—填料层的高度（填料塔）或液层高度(板式塔）；
S—-—塔的横截面积。
代入（1)式,得
　　　 (3）
由于单位体积的有效传质面积a随塔内的持液量而变化，即随吸收剂流量大小而变化，液相总传质系数ＫL也随吸收剂流量而变化，因此，工程上将两者合并成一个物理量KLa
　　　　　　(4）
在一定的操作条件下，对全塔进行物料衡算，可得吸收操作的传质速率
　　　　　 (５）
ＶＬ-——液相的体积流量;
ＣA１-——从塔底离开的溶液中吸收质A的浓度,Kｍoｌ。ｍ-３;
CＡ2-—-塔顶进入的吸收剂中吸收质A的浓度，Ｋmol．m-3;
因此液相体积传质总系数
　　　　　（6）
本实验采用水吸收二氧化碳体系,由于二氧化碳在常温下溶解度较小，因此液相体积流量ＶＬ可视为定值。
液相平均传质推动力
　　 (7)
水—二氧化碳体系的溶解相平衡关系可采用亨利定律表示,故
二氧化碳的溶解度常数：
——1 　 (8）
式中：—－—水的密度,-３；ML—-—水的摩尔质量，－１；
E－—－亨利系数，Pa。
因此,(７）式可以简化为
　　　　　　　　 (9）
代入　　　　　　　　　　　　　　（10)
液相传质单元高度