试验五氨气体吸收.DOC

实验五 氨气体吸收 一、实验目的 1．了解填料吸收塔的结构，熟悉吸收流程和操作； 2． 测定总体积吸收系数KYa，了解单膜控制过程的持点。 二、实验原理 总吸收系数的测定：要决定填料塔塔高，总吸收系数是有待确定的参量，而实验测定是其来源之一。另外在测定生产中塔的性能时，也需要测定总吸收系数。在吸收过程为单膜控制时，单系数近似等于总吸收系数。因而可用总吸收系数的测定，代替单膜吸收系数的测定，从而可建立单膜吸收系数的实验关系式。 当吸收溶液的浓度小于10％时，平衡关系服从亨利定律，则总吸收系数为 式中：h—填料层高度，m； Y1,Y2—分别为塔底与塔顶的气相浓度，kmol溶质/kmol惰气(摩尔比)； G—单位塔截面的空气摩尔流量，kmol／(m2．h)； ΔYm—气相平均推动力。 三、实验装置 实验装置如图1所示。 1、2、3、4-空气、氨气、塔顶压强及填料层压降U形压差计； 5、6、7-电源、风机、仪表开关； 8、9、10-氨气、空气、水温度显示仪； 11、12、13-氨气、水、空气流量计； 14、26、27-水、氨气、空气温度传感器； 15-喷头； 17-吸收盒； 18-湿式空气流量计； 19-水封； 20-风机； 21-空气缓冲罐； 22、23、24-氨气、水、空气进口调节阀； 25-氨气缓冲罐。 图1 气体吸收实验装置简图 由旋涡式风机20输送的空气进入空气稳压罐21后，经进气阀24和转子流量计13进入吸收塔16底部，在塔内与水进行传质后，从塔顶排出。液氨钢瓶内的氨气减压后，经进气阀22和转子流量计11，与空气混合进入塔底。吸收剂水经进水阀23和转于流量计12至喷头15入塔。吸收液经塔底U形管排出。尾气组成用气体分析器17、18测定；氨气、水和空气的流量由转子流量计11、12、13测定；空气、氨气塔顶混合气的压强以及填料层压降，分别由各自的液柱压差计1、2、3、4测定。空气、氨气和水的温度由温度传感器27、26、14及温度显示仪9、8、10测定和显示。 四、实验步骡 1．确定操作条件，包括被吸收溶质流量、空气量及喷淋量等（具体取值可根据实际装置的远行情况或参考“5 实验记录与数据处理”中实例确定）。 2．准备好尾气分析器。尾气分析器由吸收盒和湿式气体流量计组成，用少许蒸馏水洗净吸收盒后，用移液管吸收1ml的一定浓度稀硫酸，加入吸收盒后，加入少量蒸馏水至刻度线处，再滴入1～2滴甲基红指示剂将吸收盒连入尾气分析管路。 3．打开电源开关，开启风机和仪表。 4．打开空气进气调节阀，通过该阀来调节控制空气流量，并达到由4.1所确定的值；打开进水调节阀，通过该阀来调节控制水的流量，并达到由4.1所确定的值。 5．开启氨气系统。第一步将氨气瓶上减压阀的弹簧放松，使减压阀处于关闭状态，再打开氨气瓶上的截止阀，此时的氨气瓶处的压力表应有示值；第二步，先关好氨气流量计前的调节阀，再缓缓压紧减压阀的弹簧，使阀门打开，使减压阀低压侧压力值约为为0.05Mpa左右；第三步，缓慢打开氨气流量调节阀，调节氨流量，使混合气中氨浓度在5％左右，并维持恒定，待操作稳定后记录数据。 6．尾气分析操作。打开玻璃旋塞之前，先记录湿式空气流量计的初示值，然后开启玻璃旋塞，让尾气通过吸收盆。注意旋塞开度应适当，使气泡均匀上升，以免硫酸被气泡带走，造成反应不完全。当吸收液的颜色由红变黄时，立即关闭玻璃旋塞，读取湿式空气流量计的终示值。 7．保持水的喷淋量不变，改变空气流量(混合气体浓仍在5％左右)按同样步骤测定尺KYa，也可保持空气量不变，改变喷淋量，测定KYa。 8．操作完以后，应按顺序(关闭时的顺序和开启时的顺序正好相反)关闭氨气系统、空气系统和供水系统。 五、实验记录与数据处理 实验数据记录参下表。 表1 氨吸收实验数据记录表 填料种类： 填料层高度： 0.8m 塔内径： 0.11m 填料规格 参 数 项 目 示 例 空气流量 流量计前表压／Pa(mmHg) 空气温度／℃ 流量计示值／m3·h-1 3293(24.7) 15 19.0 氨气流量 流量计前表压／Pa(mmHg) 氨气温度／℃ 流量计示值／m3·h-1 氨气含纯氨百分率 1760(14.3) 16 0.762 98％ 水流量 水的温度／℃ 流量计示值／l·h-1 15 60 尾气浓度 H2SO4浓度/m mol／ml H2SO4体积/ ml 尾气体积／l 0.02196 1 1.21 塔压强 塔顶表压/Pa(mmH2O) 填料层压降/Pa(mmH2O) 1176(120) 421(43) 1．空气流量 为了求空