实验十二 填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
一、实验目的
1、了解填料吸收塔的结构和流程。
2、了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响。 3、掌握吸收总体积传质系数Kya和Kxa的测定方法。
二、基本原理
1、测气相总体积传质系数的原理
气相总体积传质系数由填料层高度公式决定
Z?Y?YV?12 KYa??Ym（12-1） Y
Y1
操作线Y?(Y1?Y1*)?(Y2?Y2*) (12-2) ?Ym?*(Y?Y)ln11*(Y2?Y2)式中Ky气相总传质系数，mol/m·h；
2
L(X?X2)?Y2 G平衡线Y=mX
Y2
X2
X1
X
?Ym塔顶、塔底气相平均推动力；
图12-1 吸收操作线和平衡线
a填料的有效比表面积，m2/m3；
h。 Kya气相总体积吸收传质系数，mol/m3·
（1）Z――填料层高度m，根据所装填料的高度直接测量。
（2）Ω――塔截面积m2，
???4D2，而D塔径为已知。
（3）V――情性气体摩尔流量（空气）mol/ h，根据理想气体状态方程可知：
V?pqvRT，p――压力Pa，压力表测量空气压力；qv――体积流量m3/h，转子流量计
测量（注意读数为实验条件20℃、1atm下的，可直接利用公式进行计算，如果用操作条件
(?f??')?0qv'?则需要进行换算，其依据为）；T――空气温度K，温度计测量。 qv(?f??0)?'Y1?（4）Y1――
y11?y1，稳定操作后（各仪表读数恒定5min）测量气体进口浓度（丙酮
的摩尔分率），取样后采用气相色谱仪分析，测得的是丙酮的质量分率。
Y2?（5）Y2――
y21?y2，稳定操作后（各仪表读数恒定5min）测量气体出口浓度（丙酮
的摩尔分率），取样后采用气相色谱仪分析，测得的是丙酮的质量分率。 （6）气相平均推动力?Ym
将吸收操作线和平衡线在坐标纸上作图，如图12-1所示在平衡线为直线或近似为直线时，操作线与平衡线之间的垂直距离即为塔顶与塔底气相推动力。 （7）X2=0（吸收剂中不含丙酮，为清水）。
（8）Y*2＝mX2，m――相平衡常数，m=E/p，E――亨利常数，在一定温度下查表可得丙酮在水中的E；p――系统操作压力。（可直接查找附录后面的m表） （9）Y1*=mX1，X1—全塔物料衡算可得：V(Y1 –Y2 ) = L (X1 –X2)，
而L――吸收剂水的摩尔流量mol/ h，L=qvρ/M， qv----转子流量计测量水的体积流量。
2、吸收塔的操作和调节
吸收操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上，或组成的回收率?上。回收率?的定义为
Y1?Y2Y2 ???1?Y1Y1条件：流率L、温度t、浓度x2三个要素。
（12-3）
吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的，控制和调节吸收操作结果的是吸收剂的进口
（1）流量 改变吸收剂水的用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，改变的是操作线。当V值一定的情况下，吸收剂用量增大，液气比增大，操作线远离平衡线，吸收过程的推动力增大，吸收速率提高，回收率增大，出口气体组成y2 减小。
（2）吸收剂入口温度 当温度改变时，不影响吸收操作线，影响的是平衡线。降低吸收
剂的温度，使气体溶解度增大，相平衡常数减小，从而平衡线下移，操作线与平衡线之间距离增大，推动力增大，吸收效果好，尾气浓度y2降低。
（3）吸收剂进口浓度 降低x2，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动力也增大，从而有利于吸收过程回收率的提高，降低尾气浓度y2。
三、实验装置和流程
1、设备主要尺寸 （1）填料吸收塔
塔径 直径×厚度（mm） φ41×3 （2）恒压槽
尺寸（mm） φ300×410 2、装置及流程
实验装置包括空气输送，丙酮汽化，气体混和以及吸收剂供给和气液两相在填料塔中逆流接触等部分，其流程示意图12-2所示。
吸液管在槽中插入深度（mm） 370 塔身高度 （mm） 500 填料名称 瓷质拉西环 填料层高度 （mm） 400 填料尺寸 （mm） 6×6×1
（1）空气压缩机 （3）空气压缩机旁路阀 （5）液体恒压槽 （7）压力表 （9）丙酮汽化器
（11）丙酮蒸汽——空气混合器 （13）填料吸收塔 （15）液封
T1、T2、T3、T4温度计（T1—空气进口或预热温度；T2—空气丙酮汽化温度；T3—
水进口温度；T4—溶液出口温度）
V4、V6、V10流量调节阀
V3、V5、V7、V8、V9、V11启闭阀 A1、A2气体进出口取样口
由空压机的空气经过预热后进入装有丙酮的丙酮汽化器，产生丙酮空气混和气体，从输气管道由吸收塔的底部进入，在填料塔内与水逆流接触，被吸收掉大部分丙酮后，从塔顶排出。
由恒压液位槽5流出的吸收剂（水），经转子流量计14计量，并预热到一定温度后由塔顶喷入吸收塔，与上升的气体逆流接触，最后经液封装置15排入吸收液贮槽。
说明：(1)空气输送――压缩机，吸收操作在加压下有利，溶解度增大。(2)丙酮汽化――当气温比较低时，丙酮汽化有困难，则需要将空气加热，从而汽化丙酮。(3)液封――吸收塔底部的排液管成U形，目的是起液封作用，以防止气体倒灌。（4）填料塔――其结构有壳体、填料（关键部件）、液体分布装置、液体再分布装置（塔比较高时有，改善壁流效应）、填料支承栅板。
（2）压力表 （4）空气压力调节阀 （6）气动压力定值器 （8）空气流量计 （10）空气加热器 （12）水预热器 （14）转子流量计
四、实验操作步骤及实验内容
1、操作方法
（1）将液体丙酮用漏斗加入到丙酮气化器，液位高度约为液位计高度的2/3以上。 （2）关闭阀V3向恒压槽送水以槽内水装满而不溢出为度，关闭阀门V5。
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