填料吸收塔的操作及其Kya的测定
填料吸收塔的操作及其Kya的测定(精)
造价过高，大型工业生产中难以应用
丝网波纹填料
传质效率最高，价格高，易堵塞
孔板波纹填料
总体性能不如丝网波纹填料
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3.液体分布器的作用
（1）克服液体向壁偏流现象，为此，每隔一定 高度的填料层，要装有液体再分布器。 （2）使填料均匀润湿，从而增加气液接触面积。
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四. 操作因素
鲍尔环（Pall Ring） A. 开发年代：1948年，1952年 B.开发者或开发单位：德国BASF公司
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填料的种类（续3）
英 特 洛 克 斯 鞍 形 环 （ Intalox Saddle），矩鞍环，槽鞍环 B.开发时间：1950年 C.开发者或开发单位：美国M.Leva
A.名称： 泰勒花环 B.开发时间：1954年 C.开发者或开发单位：美国A.J.Teller
十字隔环改进型
A.名称：十字隔环（Crossing Partition Ring） B.开发年代：本世纪30年代中期 C.开发者或开发单位：美国孟山都公司（LEONARD—MONSANTOC）
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填料的种类（续2）
芬斯克填料或弹簧形填料 （Fenske Sprial） A. 开发年代：1936年 B.开发者或开发单位：M.R.Fenske
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填料的种类（续4）
A. 名称：英派特克填料（Interpak） A. 名称：短阶梯环 B. 开发年代：1964年 B. 开发年代：1986年 C. 开发者或开发单位：德国林德公司 C. 开发者或开发单位：美国GLITSCH.CO （REIN—LINDE）
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填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
打开气相色谱。
检查丙酮汽化器中是否需要补充丙酮，丙酮汽化器中丙酮的液位须超过50%。
打开进入高位槽的自来水龙头，保持从高位槽溢流管始终有适量水溢出。
关闭气、液流量计，关闭塔底液体出口阀，关闭空压机出口阀门。
启动空压机（控制压力在0.5Mpa左右），出口压力减至0.05Mpa，通过仪表盘上压力定值器控制实验操作压力稳定在0.02Mpa。
序号
L*（L/h）
G* （L/h）
T进
t进
t出
塔顶
塔底
A空
A丙
A空
A丙
1
3
400
2
5
400
3
5
600
实验数据处理结果
序号
L（Kmol/h）
G（Kmol/h）
Y1
Y2
X2
η
(%)
(kmol/m3·h)
1
2
3
实验报告要求
计算组分吸收率 ； 计算气相平均推动力 ； 计算气相总容积传质系数 ； 作 和 关系图。
05
本实验中其他条件不变而水流量适当增加时，出塔气、液组成会如何变化？
06
本实验条件下，若增加空气的流量，则水流量是否按比例增加（即L/G不变）就可保证吸收率不变？
对全塔进行物料衡算，则得：
即可列出操作线方程为：
它是一条通过( ) ，( )两点的直线。这条直线就是吸收的操作线。
4.填料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 上，或溶质的吸收率η上。吸收率的定义为：
01
由于吸收塔的气体进口条件（气体中惰性气体的流量G和吸收质的组成 ）是由前一工序决定的，因此控制和调节吸收操作最终结果的方法，只能是调节吸收剂的进口条件，即流量L、温度t、浓度 三个要素。
实验六吸收实验
1、室温大于15℃时，空气不需加热，即可达到配料要求。若室温偏低，可预热空气使y1达到要求。
2、各仪表读数恒定5min以后，即可记录或取样分析有关数据，再按预先设计的实验方案调节有关参数。
b、 填料的作用
(1)增加气液接触面积
应满足：i) 80%以上的填料润湿。
ii)液体为分散相，气体为连续相(反之为鼓泡塔，失去填料的作用)。
(2)增加气液接触面的湍动
应满足：i)保证气液逆流。
图2.操作线与平衡线的关系
ii)要有适宜的液气比，若气速过大，液体下降速度为零，即发生液泛。填料塔的操作满足了上述要求，填料才会起作用。
传质速率式：NA=Kya·V填·△Ym(1)
物料衡算式：G空(Y1-Y2)=L(X1-X2)(2)
相平衡式：Y=mX(3)
(1)和(2)式联立得：Kya= (4)
由于实验物系是清水吸收丙酮，惰性气体为空气，气体进口中丙酮浓度y1>10%,属于高浓度气体吸收，所以：
Y1= ；Y2= ；
G空—空气的流量（由装有测空气的流量计测定）,Kmol/m2·h；
（3）当吸收系强放热过程时，意味着自塔顶而下，吸收液温度增加很大，甚至达到了解吸温度。此时的平衡线斜率变陡，传质推动力△ym下降，见图4所示。如，用水来吸收SO3制H2SO4,第一步只能先制得93%的硫酸，再用93%硫酸冷却后吸收SO3,经脱去少量水，才制得98%浓硫酸。因此，针对这种情况，控制操作要素是吸收剂温度t，即吸收液需经中间冷却后再吸收。
V填—与塔结构和填料层高度有关；
其中： (5)
； ；
L—吸收剂的流量（由装有测吸收剂的流量计测定）, Kmol/m2·h；
m---相平衡常数（由吸收剂进塔与出塔处装的温度计所测温度确定），吸收温度：
试验七填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定
试验七填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定1.实验目的本实验旨在通过填料吸收塔的操作，测定其中一种气体在液体中的吸收特性，并计算其吸收传质系数。
2.实验原理填料吸收塔是一种用于气体吸收液体的设备，常用于废气治理和化学工艺中。
填料吸收塔的主要组成部分包括填料层和液相层。
气体从塔底进入填料层，通过填料与液相进行接触，在质量传递的作用下，溶于气体中的物质被液相吸收，并由塔顶排出。
吸收传质系数是描述气体在液体中传质性能的参数，通常用k来表示。
吸收塔中气体的吸收速率与扩散速率成正比，与接触面积成反比。
传质速率可通过如下公式计算：NTU = k * A * (Cg - Cgi)其中，NTU为传质单位时间内的传质量，k为吸收传质系数，A为塔内液相与气相的有效接触面积，Cg为塔底气相的浓度，Cgi为塔顶气相的浓度。
通过测量塔底和塔顶气相的浓度，以及塔底传质率，即可计算出吸收传质系数k。
3.实验步骤（1）准备工作：将填料装入填料层，根据需要确定填料层的高度；（2）连接好气相和液相导管，并确保无漏气现象；（3）启动搅拌器，使液相均匀分布在填料层上；（4）将适量的气体通入塔底，并记录下通气时间；（5）在通气过程中，采集塔底和塔顶气相的样品，并测定其浓度；（6）根据浓度和通气时间计算塔底传质率；（7）根据传质率、填料表面积等参数计算吸收传质系数k。
4.实验注意事项（1）操作过程中需注意安全，避免吸入有害气体；（2）确保气相和液相导管的连接紧密，无泄漏现象；（3）在取样时，保持塔内气相的稳定，避免因取样产生扰动；（4）实验结束后，清洗设备，存放妥善。
5.计算与分析根据实验测得的塔底和塔顶气相浓度，以及通气时间，计算出塔底传质率。
根据塔底传质率、填料表面积等参数，计算出吸收传质系数k。
6.结论通过填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定，可以了解其中一种气体在液体中的吸收特性，并进一步计算其吸收传质系数。
吸收传质系数的测定可用于化学工程中的设计与优化。
填料吸收塔实验
填料吸收塔的流体力学性能及其吸收总传质系数的测定讲稿一、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.了解填料吸收塔的流体力学特性，测定压降与空塔气速的关系；4.学习吸收总传质系数K Y a的测定方法。
二、实验内容1.在各种喷淋量下（包括喷淋量为零）测量气速和压降的关系，并记录塔内拦液和液泛的现象。
2. 固定液相流量和入塔混合气氨的浓度，在液泛速度以下取某一气相流量，测定气体进出口浓度，由此计算组分回收率η，传质推动力ΔY m和总传质系数K Y a。
内容拓展：(1)填料塔吸收的工业应用。
(2)填料塔技术的发展趋势。
(3)各种填料的认识（教具）和新型填料开发介绍。
三、基本原理1.气体通过填料层的压强降压强降是塔设计中的重要参数，气体通过填料层压强降的大小决定了塔的动力消耗。
压强降与气液流量有关，不同喷淋量下填料层的压强降ΔP与空塔气速u的关系如下图所示：图1 填料层的ΔP～u关系当无液体喷淋即喷淋量L0=0时，干填料的ΔP～u的关系是直线，如图中的直线0。
当有一定的喷淋量时，ΔP～u的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。
这两个转折点将ΔP～u关系分为三个区段：恒持液量区、载液区与液泛区。
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，或组分的回收率η上。
在低浓度气体吸收时，回收率η可按下式计算：121211Y Y Y Y Y -=-=η 吸收塔的气体进口条件是由前一道工序决定的，吸收剂的进口条件：流率L 、温度T 、浓度X 2是控制和调节吸收操作的三要素。
3．吸收总传质系数的计算实验物系是清水吸收氨，惰性气体为空气，气体进口中氨浓度Y 1＜10%，属于低浓度气体吸收。
传质速率式：m t Y A Y V a K N ∆⋅⋅= （1）物料衡算式：)()(2121X X L Y Y V -=- （2）相平衡式： mX Y = （3）(1)和(2)式联立得：mt Y Y V Y Y V a K ∆-=)(21 （4） 22112211ln )()(mX Y mX Y mX Y mX Y Y m -----=∆ （5） 式中t V ——填料层体积，m 3四、实验装置和流程（可先由同学介绍，再进行补充讲解，注意指出实验的关键之处）实验装置包括氨气钢瓶、风机、填料塔与尾气分析装置等，其流程如图所示。
实验七填料塔吸收实验
实验七填料吸收塔的操作和吸收系数的测定一、实验目的１.了解填料吸收塔的结构、填料特性及吸收装置的基本流程。
２.熟悉填料塔的流体力学性能。
３.掌握总传质系数K Y a测定方法。
４.了解空塔气速和液体喷淋密度对传质系数的影响。
二、实验内容１．测定干填料及不同液体喷淋密度下填料的阻力降∆P与空塔气速u的关系曲线，并确定液泛气速。
２．测量固定液体喷淋量下，不同气体流量时，用水吸收空气—氨混和气体中氨的体积吸收系数K Y a。
三、基本原理1．填料塔流体力学特性填料塔是一种重要的气液传质设备，其主体为圆柱形的塔体，底部有一块带孔的支撑板来支承填料，并允许气液顺利通过。
支撑板上的填料有整堆和乱堆两种方式，填料分为实体填料和网体填料两大类，如拉西环、鲍尔环、θ网环都属于实体填料。
填料层上方有液体分布装置，可以使液体均匀喷洒在填料上。
液体在填料中有倾向于塔壁的流动，故当填料层较高时，常将其分段，段与段之间设置液体再分布器，以利液体的重新分布。
吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时,由于克服摩擦阻力和局部阻力而导致了压强降∆P的产生。
填料塔的流体力学特性是吸收设备的主要参数,它包括压强降和液泛规律。
了解填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗，确定填料塔适宜操作范围以及选择适宜的气液负荷。
填料塔的流体力学特性的测定主要是确定适宜操作气速。
在填料塔中,当气体自下而上通过干填料（L=0）时,与气体通过其它固体颗粒床层一样,气压降∆P与空塔气速u的关系可用式∆P=u1.8-2.0表示。
在双对数坐标系中为一条直线,斜率为 1.8-2.0。
在有液体喷淋（L≠0）时,气体通过床层的压降除与气速和填料有关外,还取决于喷淋密度等因素。
在一定的喷淋密度下,当气速小时,阻力与空塔速度仍然遵守∆P∝u1.8-2.0这一关系。
但在同样的空塔速度下，由于填料表面有液膜存在,填料中的空隙减小,填料空隙中的实际速度增大,因此床层阻力降比无喷淋时的值高。
填料吸收塔的操作和吸收系数的测定
因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律，而且气 膜阻力可以不计，在此情况下，整个传质过程阻 力都集中于液膜，即属液膜控制过程，则液侧体 积传质膜系数等于液相体积传质总系数，即
表3(1)填料吸收塔传质实验数据表(一) 被吸收的气体: 纯CO2; 吸收剂:水; 塔内径:35ｍｍ 塔类型 吸收塔 Ø环 填料种类 填料尺寸 (m) 4x10 填料层高度 (m) 0.65 CO2转子流量计读数 m3／h 0.200 CO2转子流量计处温度 ℃ 25.6 流量计处CO2的体积流量 m3／h 0.156 水转子流量计读数 30.0 水流量 30.0 中和CO2用Ba(OH)2的浓度 Ｍ mol／l 0.1 中和CO2用Ba(OH)2的体积 ml 10 滴定用盐酸的浓度 Ｍ mol／l 0.1
15.60 19.40 10 25.6 1.637252 0.01529 0.00209 3.39322 3.4382 0.0251 0.0073
填料吸收塔的操作和吸收系数
的测定
史 玉 琳
二 o 一五 年 六 月
一、实验目的
1.了解填料吸收塔的结构、性能和特点，练习 并掌握填料塔操作方法；通过实验测定数据的 处理分析，加深对填料塔流体力学性能基本理 论的理解，加深对填料塔传质性能理论的理解。 2.掌握填料吸收塔传质能力和传质效率的测定 方法，练习对实验数据的处理分ห้องสมุดไป่ตู้。
二、实验内容 1.测定填料层压强降与操作气速的关系，确定 在一定液体喷淋量下的液泛气速。 2进行纯水吸收二氧化碳、空气解吸水中二氧化 碳的操作练习，同时测定填料塔液侧传质膜系数 和总传质系数。
三、实验原理： 气体通过填料层的压强降
液泛区
L3 ＞ L2 ＞ L1 L0 =
0
填料吸收塔的操作及吸收传质系数的测定解读
实验装置流程示意图
流程简介：
由空气压缩机1提供的空气，经压力定值器2 定值为2×104Pa，并经转子流量计4计量后，进 入内盛丙酮的丙酮汽化器5，产生丙酮和空气的 混合气，混合气从输气管道由塔底进入填料吸收 塔7，在塔内同自塔顶喷下的水逆流接触，被吸 收掉其中大部分丙酮后，从塔顶部气体出口9排 出。由恒压高位槽 13 底部流出的吸收剂（水）， 经转子流量计 15 计量，流经电加热器 16 ，由塔 顶喷入吸收塔，吸收了空气中的丙酮后，由塔底 经液封装置11排入吸收液贮罐。
实验步骤（2）
6、调节空气流量计调节流量为400L/h，液体流 量为3L/h，注意稳定塔内压力，空压机压力及 保持塔底液位高度60％。 7、用气相色谱分析混合气中丙酮的进口浓度。 当平行实验误差小于5%时，即认为实验条件已 基本稳定。 8、在稳定操作条件下测定气体的进口、出口浓 度。并随时记录气体、塔顶和塔底的温度。
式中：G---气相流量（kmol/h）； Y1、Y2---气相进、出塔浓度。
（2）气相平均推动力
可取塔底与塔顶推动力的对数平均值，
即
Y1 Y2 Ym ln(Y1 Y2 )
Y1 Y1 Y1* Y1 mX1
Y2 Y2 Y2* Y2 mX2
（3）气相总体积传质系数
吸收剂进口浓度对吸收的影响
调节吸收剂进口浓度X A,2是控制 和调节吸收效果的又一重要手段。 吸收剂进口浓度X A,2 降低，液相进口 处的推动力增大，全塔平均推动力 也会随之增大，这有利于吸收过程 吸收率的提高。
吸收剂入口温度对吸收的影响
吸收剂入口温度对吸收过程影响 也很大，这也是控制和调节吸收操作 的一个重要因素。降低吸收剂的温度， 使气体的溶解度增大，相平衡常数减 小，平衡线下移，平均推动力增大， 使吸收效果变好。
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2019/6/17
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一.原理
2019/6/17
吸收是分离混合气体时利用混 合气体中某组分在吸收剂中的溶解 度的不同而达到分离的一种方法。 不同的组分在不同的吸收剂，不同 的吸收温度，不同的液气比，不同 的吸收剂进口浓度，吸收速率是不 同的。所选用的吸收剂对某组分具 有选择性吸收。
环形与鞍形结合，压降小，可用于真空 精馏，处理能力大
网材薄，填料尺寸小，比表面积大，液 体均布能力强，阻力小，传质效率高
压降比鲍尔环小25％，生产能力提高 10％ 是现代工业上性能优良的散堆填料
造价过高，大型工业生产中难以应用
汽体在规则通道中流动，压降低，通量 高，比表面积大，传质效率高
传质效率最高，价格高，易堵塞
2
二. 吸收塔的操作与分析
吸收操作的目标函数 :
y2 或 η=
y1 y2 y1
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三.设备因素
1.填料塔的结构
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4
2.填料的作用
(1) 增加气液接触面积 应满足：1) 80%以上的填料润湿。 2) 液体为分散相，气体为连续相 (反之为鼓泡塔，失去填料的作用)。
A. 名称：勒辛环 B.开发年代:1925年 C.开发者或开发单位：英国Lessing
2019/6/17
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填料的种类（续1）
十字隔环
十字隔环改进型
A.名称：十字隔环（Crossing Partition Ring） B.开发年代：本世纪30年代中期 C.开发者或开发单位：美国孟山都公司（LEONARD—MONSANTOC）
A. 名称：扁型填料（Super Minr Ring）， SMR B.开发年代：1989年 C.开发者或开发单位：中国清华大学
2019/6/17
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填料的种类（续6）
2019/6/17
A. 名称：麦勒派克填料（Mellapak） B. 开发年代：70年代 C. 开发者或开发单位：瑞士苏尔寿 公司
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G空 Y1 Y2 V填 Ym
(4)
●注意：空气流量计需校正，其校正公式为：
G N ( f ) N PNT GN ( f N ) TN P
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六.实验组织续1
G空—装有测空气的流量计；
V填—与塔结构和填料层高度有关;
其中：
Ym
(Y1
mX1) ln Y1
(Y2 mX 2 ) mX1
Y2 mX 2
2019/6/17
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实验组织续2
X2 0 ，
即：
X1
G空 L
(Y1
Y2 )
L—装有测吸收剂的流量计；
m —在吸收剂进塔与出塔处装有测液体的温度计； 吸收温度— t t进 t出
2
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七.气体吸收流程图
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2019/6/17
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填料的种类（续2）
芬斯克填料或弹簧形填料 （Fenske Sprial）
A. 开发年代：1936年 B.开发者或开发单位：M.R.Fenske
鲍尔环（Pall Ring）
A. 开发年代：1948年，1952年 B.开发者或开发单位：德国BASF公司
2019/6/17
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填料的种类（续3）
(2) 增加气液接触面的湍动 应满足：1) 保证气液逆流。 2) 要有适宜的液气比，若气速过大， 液体下降速度为零，即发生液泛。
填料塔的操作满足了上述要求，填料才会起作用。
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填料的种类
A．名称：拉西环 B．开发年代：1914，1915，1916 C．开发者或开发单位：德国 F.Rasching,Rasching AG
C. 开发者或开发单位：德国林德公司 （REIN—LINDE）
A. 名称：短阶梯环 B. 开发年代：1986年 C. 开发者或开发单位：美国GLITSCH.CO
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填料的种类（续5）
A. 名称：英特洛克斯金属填料（Intalox Metal Tower Packing）， IMTP，金属矩鞍环 B. 开发年代：1977年 C. 开 发 者 或 开 发 单 位 ： 美 国 诺 顿 公 司 （NORTON）
具有丝网波纹填料的特点，但其价格低， 不易堵塞
总体性能不如丝网波纹填料
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3.液体分布器的作用
（1）克服液体向壁偏流现象，为此，每隔一定 高度的填料层，要装有液体再分布器。
（2）使填料均匀润湿，从而增加气液接触面积。
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四. 操作因素
1.当L/G 》m 时需降低吸收剂进口浓度
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不同填料的性能比较如下表所示：
填料 拉西环 鲍尔环
特点 形状简单，制造容易 压降小，无严重壁流和沟流
备注 严重的壁流和沟流 是近年来公认的性能良好的散堆填料
矩鞍形填料 阶梯环 金属因特洛克 斯 网体填料
丝网波纹填料
孔板波纹填料
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结构不对称，压降小，处理能力大
流体力学性能不如鲍尔环
填料之间呈点接触，床层空隙率大
英 特 洛 克 斯 鞍 形 环 （ Intalox Saddle），矩鞍环，槽鞍环 B.开发时间：1950年 C.开发者或开发单位：美国M.Leva
A.名称： 泰勒花环 B.开发时间：1954年 C.开发者或开发单位：美国A.J.Teller
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填料的种类（续4）
A. 名称：英派特克填料（Interpak） B. 开发年代：1964年
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2.当L/G《 m 时需适当增加吸收剂流量
2019/6/17
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3.遇上强放热吸收需采用中间冷却装置
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五. 吸收总传质系数的测定
传质速率式：
NA=Kya·V填·△Ym
(1)
物料恒算式：
G空(Y1-Y2)=L(X1-X2)
(2)
相平衡式：
Y=mX
(3)
(1)和(2)式联立得： Kya =
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Hale Waihona Puke 八.原始数据表序号 1 2 3 4 5 6 7
L (L/h) 2 4 6 6 6 6 6
G (L/h) 400 400 400 600 700 300+300 600
tin (℃) 常温 常温 常温 常温 常温 常温
常温+20℃
tout(℃)
峰高1 峰高2
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