填料塔底部液封裝置的作用

① 誰會寫焦化廠實習報告

（一）、備煤篩焦車間：
備煤工段主要由受煤坑、配煤室、粉碎機室、貯煤塔頂、煤焦制樣室及帶式輸送機、轉運站等設施組成。原料洗精煤從洗煤廠由8條帶式輸送機送至備煤車間，經配煤和2台破碎機粉碎後，煤被破碎到小於3mm以下（佔85%以上）由帶式輸送機送至塔頂，用犁式卸料器卸到煤塔中，供焦爐使用。
（二）、煉焦車間：
煉焦車間建設36和42孔JN43-98型寬炭化室、雙連火道、廢氣循環、下噴、單熱式搗固焦爐，年產冶金焦60萬噸。採用搗固煤餅，側裝高溫干餾，濕法熄焦工藝。
煉焦基本工藝參數：
配煤煉焦生產工藝流程由備煤工段來的洗精煤，由輸煤棧橋運入煤塔，由煤塔通過搖動給料器將煤裝入裝煤推焦機的煤箱內，由裝煤推焦機按作業計劃從機側送入炭化室內，煤餅在炭化室內經過一個結焦周期在9500C～10500C的高溫干餾煉製成焦炭和荒煤氣。裝煤時產生的煙塵由爐頂上的消煙除塵車經吸塵孔抽出，在車上進行燃燒、洗滌後，尾氣放散。炭化室內的焦炭成熟後，用裝煤推焦機推出，經攔焦機導入熄焦車內，熄焦車由電機車牽引至熄焦塔內進行噴水熄焦。熄焦後的焦炭卸至焦台上，冷卻一定時間後送往篩焦工段。煤在干餾過程中產生的荒煤氣匯集到炭化室頂部空間，進入上升管，經橋管進入集氣管，700℃左右的荒煤氣被橋管和集氣管內噴灑的循環氨水冷卻至84℃左右。荒煤氣中焦油等同時被冷凝下來。煤氣和冷凝下來的焦油同氨水一起，經吸煤氣管道並經氣液分離器分別進入冷鼓工段。

焦爐加熱用的回爐煤氣，由外部管道架空引入每座焦爐。煤氣經地下室管道進入焦爐燃燒室，同時空氣通過廢氣開閉器進入蓄熱室，空氣經預熱後進入焦爐燃燒室的烈火道匯合後燃燒。燃燒後的廢氣通過立火道頂部跨越孔進入下降氣流的立火道，再經過蓄熱室，由格子磚把廢氣的部分顯熱回收後，經過小煙道、廢氣交換開閉器、分煙道、總煙道、煙囪，最後排入大氣。上升氣流的煤氣和空氣與下降氣流的廢氣由加熱交換傳動裝置定時進行換向。
（三)、煤氣凈化
化產車間是為年產60萬噸干全焦爐配套設計,化產車間由冷凝鼓風工段、脫硫工段、硫銨工段、蒸氨工段、粗苯工段、油庫工段、生化工段等組成。
(1)冷凝鼓風工段：
來自82～ 83℃的荒煤氣，帶著焦油和氨水沿吸煤氣管道至氣液分離器，氣液分離後荒煤氣進入橫管初冷器，在此分兩段冷卻：上段採用32℃循環水、下段採用16℃製冷水將煤氣冷卻至22℃。冷卻後的煤氣進入煤氣鼓風機加壓後進入電捕焦油器，除掉其中夾帶的焦油霧後煤氣被送至脫硫工段。
初冷器中段和下段排出的冷凝液進入冷凝液循環槽，由冷凝液循環泵送入初冷器下端循環噴灑，如此循環使用，多餘部分送機械化氨水澄清槽。
從氣液分離器出來的焦油、氨水進入機械化焦油氨水澄清槽，經澄清分離後，上部氨水送至循環氨水槽，由循環氨水泵及高壓氨水泵送往煉焦工段供冷卻荒煤氣和集氣管吹掃及無煙裝煤使用。剩餘氨水則由剩餘氨水泵送至硫銨工段蒸氨。分離出的焦油至焦油中間槽貯存，當達到一定液位時，用焦油泵將其送至焦油槽。焦油需外售時，有焦油泵送往裝車台裝車外售。
機械化氨水澄清槽和機械化焦油澄清槽底部沉降的焦油渣，排入焦油渣車，定期送往煤場配煤。
冷凝鼓風工段所有貯槽的放散氣均經排氣風機接至排氣洗凈塔，由硫銨工段來的蒸氨廢水洗滌後排放至大氣。塔底廢水由排氣洗凈廢水泵送生化處理。
(2)脫硫工段：
鼓風機後的煤氣進入脫硫塔，與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸，穿過輕瓷填料及塔頂的除沫網由頂部出來，以吸收煤氣中的硫化氫、HCN。脫除硫化氫的煤氣去洗滌工段。
吸收了硫化氫、HCN的脫硫液從塔底流出，經液封槽進入反應槽，用循環泵經加熱（冬）或冷卻（夏）後送入再生塔，同時自再生塔底部通入壓縮空氣，使溶液在塔內得以氧化再生，再生後的溶液從塔頂經液位調節器自流回脫硫塔循環使用。浮於再生塔頂部的硫磺泡沫，利用位差自行流入硫泡沫槽。硫泡沫由硫泡沫槽下部自流入熔硫釜，用蒸汽加熱，加熱後熔硫釜內硫泡沫澄清分離，分離後的清液排入反應槽，熔硫後硫磺放入硫磺冷卻盤，冷卻後裝袋外銷。
為避免脫硫液鹽類積累影響脫硫效果，排出少量廢液定期送往配煤。
(4)終冷洗苯工段
從硫銨工段來的55℃煤氣經過橫管煤氣終冷器溫度降至25～27℃，進入洗苯塔與塔頂噴灑的由粗苯工段來的貧油逆流接觸，將煤氣中的苯洗至4mg/m3以下，然後將凈煤氣送往各用戶（焦爐加熱、粗苯管式爐等）。
橫管煤氣終冷器底的冷凝液由泵打至終冷器頂循環噴灑，防止焦油及萘的積存。富餘的冷凝液送生物脫酚。洗苯塔底富油送粗苯蒸餾。
（5）粗苯蒸餾工段：
來自硫銨工段含苯的焦爐煤氣，經終冷器冷卻後從洗苯塔底部入塔，與塔頂噴淋的循環洗油逆流接觸，煤氣中的苯被循環洗油吸收，從塔頂出來的煤氣含苯小於2g／N m3，然後供用戶使用。考慮外供煤氣輸送對萘含量的要求，在脫苯塔第20～25層塔板上切取萘餾分，切取的萘油匯兌焦油中，以保證焦爐煤氣萘含量。煤氣含萘夏季＜200mg／Nm3，冬季＜100mg／Nm3。
由終冷洗苯工段來的富油，經油汽換熱器與脫苯塔頂部來93℃油汽換熱後，進入二段貧富油換熱器和一段貧富油換熱器，使富油溫度升至130-135℃，然後進入管式爐對流段、輻射段，加熱至180℃，進入脫苯塔內進行蒸餾。從脫苯塔頂部出來的油汽進入油汽換熱器及冷凝冷卻器，所得粗苯流入油水分離器。分離出水後的粗苯進入迴流槽，經粗苯迴流泵送至脫苯塔頂部作為迴流用，其餘的流入粗苯中間槽，用粗苯產品泵送往油庫工段裝車外送。
在脫苯塔上部設有斷塔板，將塔板積存的油和水引出，流入到脫苯塔油水分離器，將水分離後，油進入下層塔板。
從脫苯塔側線引出的萘溶劑油，自流到萘溶劑油槽，用泵壓送到油庫工段的焦油貯槽。
脫苯塔底部采出的170℃熱貧油，經一段貧油換熱器換熱後進入脫苯塔下部的熱貧油槽。用熱貧油泵送至二段貧富油換熱器、貧油一段冷卻器、貧油二段冷卻器，冷卻至30℃後，送到終冷洗苯工段洗苯塔循環使用。
為保持穩定的洗油質量，同管式爐加熱後的富油管線引出1.5%的富油進入再生器，用管式爐來的被加熱到400℃的過熱蒸汽直接蒸吹再生，再生器頂部出來的汽體進入脫苯塔下部，再生器底部排出的殘渣定期排放至殘渣槽，用泵送到油庫工段的焦油貯槽。
粗苯油水分離器、脫苯塔油水分離器分離出來的水進入控制分離器，進一步將油水分離。分離出來的油流入油放空槽，用液下泵送到富油槽，分離出來的水流入水放空槽，用液下泵送到冷凝鼓風工段。
（6）油庫工段
從冷凝鼓風工段和粗苯蒸餾工段送來的焦油和粗苯分別進入焦油貯槽和粗苯貯槽中，定期用焦油裝車泵和粗苯裝車泵送往各自高置槽，經汽車裝料管自流分別裝入汽車槽車外運。
洗油由汽車槽車運來，卸入洗油卸車槽，由泵送粗苯蒸餾工段。

武鋼焦化廠簡介：
武鋼集團武昌焦化廠是生產冶金焦碳，民用煤氣的專業廠家，現有固定資產逾億元，廠區佔地面積約20萬平方米，主要生產焦碳、民用煤氣、高新防水塗、粗苯及焦油等化工產品，其中用於冶煉的焦碳年產量達到18萬噸，工廠供應的煤氣用戶達到4萬戶。

二回收車間
粗笨蒸餾任務是回收洗滌工段富油中的苯烴族。
輕苯成分 苯 甲苯 二甲苯 三甲苯 其它
% 76—85 15—20 2—6 0—2 0.5—1.0
在洗滌苯時，洗油吸收煤氣中的苯族烴，離開洗滌塔是苯含量達到2%左右的洗油稱為富油，富油送至粗笨工段脫苯族烴後稱為貧油。
來自硫銨工段含苯的焦爐煤氣，經終冷器冷卻後從洗苯塔底部入塔，與塔頂噴淋的循環洗油逆流接觸，煤氣中的苯被循環洗油吸收，從塔頂出來的煤氣含苯小於2g／N m3，
從硫銨工段來的55℃煤氣經過橫管煤氣終冷器溫度降至25～27℃，進入洗苯塔與塔頂噴灑的由粗苯工段來的貧油逆流接觸，將煤氣中的苯洗至4mg/m3以下，然後將凈煤氣送往各用戶（焦爐加熱、粗苯管式爐等）。
橫管煤氣終冷器底的冷凝液由泵打至終冷器頂循環噴灑，防止焦油及萘的積存。富餘的冷凝液送生物脫酚。洗苯塔底富油送粗苯蒸餾。
由終冷洗苯工段來的富油，經油汽換熱器與脫苯塔頂部來93℃油汽換熱後，進入二段貧富油換熱器和一段貧富油換熱器，使富油溫度升至130-135℃，然後進入管式爐對流段、輻射段，加熱至180℃，進入脫苯塔內進行蒸餾。從脫苯塔頂部出來的油汽進入油汽換熱器及冷凝冷卻器，所得粗苯流入油水分離器。分離出水後的粗苯進入迴流槽，經粗苯迴流泵送至脫苯塔頂部作為迴流用，其餘的流入粗苯中間槽，用粗苯產品泵送往油庫工段裝車外送。
在脫苯塔上部設有斷塔板，將塔板積存的油和水引出，流入到脫苯塔油水分離器，將水分離後，油進入下層塔板。
從脫苯塔側線引出的萘溶劑油，自流到萘溶劑油槽，用泵壓送到油庫工段的焦油貯槽。
脫苯塔底部采出的170℃熱貧油，經一段貧油換熱器換熱後進入脫苯塔下部的熱貧油槽。用熱貧油泵送至二段貧富油換熱器、貧油一段冷卻器、貧油二段冷卻器，冷卻至30℃後，送到終冷洗苯工段洗苯塔循環使用。
為保持穩定的洗油質量，同管式爐加熱後的富油管線引出1.5%的富油進入再生器，用管式爐來的被加熱到400℃的過熱蒸汽直接蒸吹再生，再生器頂部出來的汽體進入脫苯塔下部，再生器底部排出的殘渣定期排放至殘渣槽，用泵送到油庫工段的焦油貯槽。
粗苯油水分離器、脫苯塔油水分離器分離出來的水進入控制分離器，進一步將油水分離。分離出來的油流入油放空槽，用液下泵送到富油槽，分離出來的水流入水放空槽，用液下泵送到冷凝鼓風工段。
煤氣經最終冷卻器冷卻到25-27℃後,依次通過兩個洗苯塔，塔後煤氣中的苯含量一般為2g/cm3。.溫度為27-30℃的脫苯洗油（貧油）用泵送到順煤氣流向最後一個洗苯塔的頂部，與煤氣逆向沿著填料向下噴灑，然後經過油封流入塔底接受槽，用洗泵送至下一個洗苯塔。按煤氣流向第一個洗苯塔流出的含苯質量約2.5%的富油送至脫苯裝置。脫苯後的品有近冷卻後再送回貧油槽循環使用

為了滿足從煤氣中回收和製取粗笨的要求，洗油應具有以下性能，
（1）常溫下對苯族烴有良好的吸收能力，加熱時又能使苯族烴能很好的分離出來；
（2）具有化學穩定性，即長期使用中其吸收能力基本穩定；
（3）在吸收操作溫度下不析出固體沉積物；
（4）易與水分離，且不生成乳化物；；
（5）有較好的流動性，易於用泵送並能在填料上均勻分布。
焦化廠用於洗苯的主要有焦油洗油和石油洗油。焦油洗油是高溫煤焦油中230 -300℃的餾分，容易得到，為大多數焦化廠所採用。
焦化廠採用的洗苯塔主要類型有填料塔、板式塔、和空噴塔。填料洗苯塔是應用較早的較廣的一種塔，武鋼焦化廠採用鮑爾環填料。
製冷器
製冷器的工作原理低壓水點降低（4-5℃），當沸騰時水會吸熱帶走一部分熱量，從而降低水溫。
吸收室：LiBr溶液吸收水蒸汽原理，LiBr循環使用。濃度越高，吸收能力越強。
LiBr溶液的再生要經過高溫發生器加熱蒸發走水蒸氣，濃度變高，再經低溫發生器，蒸汽走掉，濃度再變高。

電捕焦油器
電捕焦油器與機械除焦油器相比，具有捕焦油效率高、阻力損失小、氣體處理量大等特點．不僅可保證後續工序對氣體質量的要求．提高產品回收率，而且可明顯改善操作環境。
電捕焦油器採用結構形式有同心圓式、管式和蜂窩式等三種．無論哪種結構，其工作原理，即在金屬導線與金屬管壁〔或極板〕間施加高壓直流電，以維持足以使氣體產生電離的電場,使陰陽極之間形成電暈區。按電場理論, 正離子吸附於帶負電的電暈極,負離子吸附於帶正電的沉澱極；所有被電離的正負離子均充滿電暈極與沉澱極之間的整個空間。當含焦油霧滴等雜質的煤氣通過該電場時，吸附了負離子和電子的雜質在電場庫倫力的作用下，移動到沉澱極後釋放出所帶電荷，並吸附於沉澱極上，從而達到凈化氣體的目的，通常稱為荷電現象。當吸附於沉澱極上的雜質量增加到大於其附著力時，會自動向下流趟，從電捕焦油器底部排出，凈氣體則從電捕焦油器上部離開並進入下道工序。
焦油氨水
焦油氨水分離槽，採用比重不同來分離。從氣液分離器出來的焦油、氨水進入機械化焦油氨水澄清槽，經澄清分離後，上部氨水送至循環氨水槽，由循環氨水泵及高壓氨水泵送往煉焦工段供冷卻荒煤氣和集氣管吹掃及無煙裝煤使用。剩餘氨水則由剩餘氨水泵送至硫銨工段蒸氨。分離出的焦油至焦油中間槽貯存，當達到一定液位時，用焦油泵將其送至焦油槽。焦油需外售時，有焦油泵送往裝車台裝車外售。
脫氨工藝主要有硫銨法、磷銨法、氨焚燒法三種，硫銨法為傳統的硫酸吸收生產硫銨工藝，有半直接法飽和器生產硫銨、間接小飽和器生產硫銨和噴淋吸收氨的無飽和器生產硫銨方法。
磷銨法是焦爐煤氣導如入吸收塔與磷酸銨溶液直接吸收煤氣中的氨，然後經過解析、精餾製取無水氨產品。國內無錫焦化廠引進吸收較早，有較好的經驗，攀鋼在引進AS法脫離的同時引進了磷銨法裝置。
氨分解工藝（氨焚燒法）是通過AS循環洗滌系統將含有少量硫化氫的氨蒸汽送入氨分解爐，在鎳基催化劑的作用下將氨和氰化氫分解，所得分解氣體送入余熱鍋爐中產生蒸汽，冷卻後的分解氣體再經過第二個直接冷卻系統冷卻後摻混到焦爐煤氣中。

② 有沒有有關氮氣吸附實驗的分析資料

實驗六 吸收實驗
(一)丙酮填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定
一、實驗目的
1、了解填料吸收塔的結構和流程；
2、了解吸收劑進口條件的變化對吸收操作結果的影響；
3、掌握吸收總傳質系數Kya的測定方法。
二、實驗內容
1、測定吸收劑用量與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
2、測定氣體流量與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
3、測定吸收劑及氣體溫度與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
三、實驗原理
吸收是分離混合氣體時利用混合氣體中某組分在吸收劑中的溶解度不同而達到分離的一種方法。不同的組分在不同的吸收劑、吸收溫度、液氣比及吸收劑進口濃度下，其吸收速率是不同的。所選用的吸收劑對某組分具有選擇性吸收。
1、吸收總傳質系數Kya的測定
傳質速率式： 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)式聯立得： Kya= (4)
由於實驗物系是清水吸收丙酮，惰性氣體為空氣，氣體進口中丙酮濃度y1>10%,屬於高濃度氣體吸收，所以：
Y1= ； Y2= ；
G空—空氣的流量（由裝有測空氣的流量計測定）,Kmol/m2·h；
V填—與塔結構和填料層高度有關；
其中： (5)
； ；
L—吸收劑的流量（由裝有測吸收劑的流量計測定）, Kmol/m2·h；
m---相平衡常數（由吸收劑進塔與出塔處裝的溫度計所測溫度確定），吸收溫度：

附：流量計校正公式為：
, L/h (GN為空氣轉子流量計讀數)
單位變換： ，Kmol/m2·h；（其中，A為塔橫截面積， ）
，Kmol/m2·h；（其中，L0是水流量l/h，M0是水的摩爾質量）
2、吸收塔的操作
吸收操作的目標函數：y2 或 η=
影響y2 有：1).設備因素；2).操作因素。
1).設備因素
a、填料塔的結構
典型的填料塔結構為塔體是一圓形筒體，筒體內分層安放一定高度的填料層，填料層底端由擱柵支撐，液體分布器和液體再分布器將吸收劑均勻地分散至整個塔截面的填料上。液體靠重力自上而下流動，氣體靠壓差自下而上流動。填料的表面覆蓋著一層液膜，氣液傳質發生在氣液接觸面上。
最早的填料拉西(1914)由拉西發明，它是一段外徑和高度相等的短管，時隔多年，鮑爾環，階梯環，彈簧填料，θ環填料……不銹鋼金屬
圖1. 填料塔結構示意圖
絲網波紋填料，以及種類繁多的規整填料。評價填料特性的三個數字：
i)比表面積 a (m2/m3) 越大越好；
ii)空隙率ε 氣體阻力盡可能小，ε越大越好；
iii)單位堆積體積內的填料數目n。
b、 填料的作用
(1) 增加氣液接觸面積
應滿足：i) 80%以上的填料潤濕。
ii) 液體為分散相，氣體為連續相 (反之為鼓泡塔，失去填料的作用) 。
(2) 增加氣液接觸面的湍動
應滿足：i) 保證氣液逆流。
圖2. 操作線與平衡線的關系
ii) 要有適宜的液氣比，若氣速過大，液體下降速度為零，即發生液泛。填料塔的操作滿足了上述要求，填料才會起作用。
c、 液體分布器的作用
(1)較高的填料層，需分段安裝液體再分布器。
(2)克服液體向壁偏流現象，為此，每隔一定高度的填料層，要裝有液體再分布器。
(3)使填料均勻潤濕，從而增加氣液接觸面積。
2）、操作因素
本文所強調對於特定的吸收過程，改變L、t、x2三要素對改善y2所起的作用是不同的，即回答特定的吸收過程，三要素中哪一個是控制因素。
(1)、當L/G >m時，推動力△ym 由操作線某一端靠近平衡線的那一頭所決定，見圖2所示。若增加吸收劑L的流量導致解吸超負荷，解吸不徹底，所引起的後果是吸收劑進口濃度x2增加，從而使吸收後尾氣濃度y2 也增加。針對這種情況，控制操作要素是x2，降低x2，見圖2所示。
其方法有二種：
i)改善解吸塔的操作，採用一切能使解吸徹底的方法。
ii)增加新鮮吸收劑的用量。
(
2) 當L/G<m時，若適當增加吸收劑流量，其一改善了操作線的斜率，見圖3所示，△ym將增加；其二對液膜傳質分系數的提高也有一定的貢獻。如果物系屬於液膜控制，此時的控制操作要素是適當增加吸收劑的流量L。
但是，L的增加有適度的要求，一般為L/G=(1.1～2)(L/G)min,還應同時考慮再生設備的處理能力。
（3）當吸收系強放熱過程時，意味著自塔頂而下，吸收液溫度增加很大，甚至達到了解吸溫度。此時的平衡線斜率變陡，傳質推動力△ym下降，見圖4所示。如，用水來吸收SO3制H2SO4,第一步只能先製得93%的硫酸，再用93%硫酸冷卻後吸收SO3,經脫去少量水，才製得98%濃硫酸。因此，針對這種情況，控制操作要素是吸收劑溫度t，即吸收液需經中間冷卻後再吸收。
四、實驗裝置流程圖
1、設備流程圖

2、 主要設備儀表
管道加熱器，吸收塔，丙酮鼓泡器，壓力定值器，空氣壓縮機，流量計，測溫儀表
3、 主要設備參數
玻璃彈簧填料塔參數：塔徑：35mm 填料高度：240mm 定值器參考設定壓力：0.02-0.08MPa
瓷拉西環填料塔參數：塔徑：35mm 填料高度：400mm 定值器參考設定壓力：0.02-0.08MPa
4、 用氣相色譜測丙酮的操作條件（氣相色譜儀GC961T）
進樣器溫度： 150℃ 熱導池溫度： 150℃
柱箱初始溫度： 150℃ 載氣流量A： 刻度5左右
載氣流量B： 刻度5左右 電流： 80MA
進樣量（六通閥進樣）： 25ML

五、實驗步驟
1、打開吸收劑計量流量計至刻度為2 L/h。
2、打開空氣壓縮機，調節壓力定值器至刻度為0.02Mpa，此壓力足夠提供氣體流動的推動力，因為尾氣排放直接放空。
3、調節液封裝置中的調節閥使吸收塔塔底液位處於氣體進口處以下的某一固定高度。
4、調節空氣計量流量計至刻度為400 L/h。
5、待穩定10 min後，分別對氣體進、出口y1、y2取樣分析，為使實驗數據准確起見，先取y2,後取y1；取樣針筒應在取樣分析前用待測氣體洗二次，取樣量近30ml。
6、當常溫吸收實驗數據測定完後，將吸收劑進口溫度調節器打開，旋至電流刻度為1.2A，待進、出口溫度顯示均不變時，取樣分析。
注意事項：
1、 室溫大於15℃時，空氣不需加熱，即可達到配料要求。若室溫偏低，可預熱空氣使y1達到要求。
2、 各儀表讀數恆定5min以後，即可記錄或取樣分析有關數據，再按預先設計的實驗方案調節有關參數。
3、 用微量針管取樣時，應特別仔細，按老師要求操作。
六、實驗報告的內容和要求
1、 數據採集完後用計算機進行處理。
2、 取一組數據進行示例計算，計算出ΔYm、η、Kya。
3、對實驗結果進行討論和分析。
七、思考題
1、 從傳質推動力和傳質阻力兩方面分析吸收劑流量和吸收劑溫度對吸收過程的影響？
2、 從實驗數據分析水吸收丙酮是氣膜控制還是液膜控制，還是兩者兼有之？
3、 填料吸收塔塔底為什麼必須有液封裝置，液封裝置是如何設計的。
4、 將液體丙酮混入空氣中。除實驗裝置中用到的方法外，還可有哪幾種？
附表：
原始數據記錄表格
No 液相流量L/h 氣相流量L/h 液相進口溫度℃ 液相出口溫度℃ 氣相進口濃度mol% 氣相出口濃度mol%
1
2
3
4
5

（二）氨填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定
一、實驗目的
1、了解填料吸收塔的結構和流程；
2、了解吸收劑進口條件的變化對吸收操作結果的影響；
3、掌握吸收總傳質系數Kya的測定方法。
二、實驗內容
1、測量某噴淋量下填料層(ΔP/z)--U關系曲線；
2、在一定噴淋量下，計算混合氣體中氨組分為O.02靡爾比時的傳質系數Kya。
三、實驗原理
1、總傳質系數Kya的測定
（1）
式中：v--空氣的摩爾流量 mol/h；
Kya--傳質系數 mol/m3·h；
Ω—塔的橫截面積 m2；
HOG--氣相總傳質單元高度 m。
由(7--1)可知， (2)
2、氣相總傳質單元高度的HOG的測定:
(3)
式中: Z--填料層總高度 m;
NOG--氣相總傳質單元數;
3、氣相總傳質單元數NOG的測定，
(4)
式中:y1--塔底氣相濃度;
y2--塔頂氣相依度;
ΔYm--平均濃度差。
4、氣相平均推動力ΔYm的測定：
（5）

5、吸收塔的操作和調節:
吸收操作的結果最終表現在出口氣體的組成y2上，或組分的回收率η上。在低濃度氣體吸收時，回收率可近似用下式計算:
(6)
吸收塔的氣體進口條件是由前一工序決定的，控制和調節吸收操作結果的是吸收劑的進口條件:流率L、溫度t、濃度X三個要素。
由吸收分析可知，改變吸收劑用量是對吸收過程進行調節的最常用的方法，當氣體流率G不變時，增加吸收劑流率，吸收速率NA增加，溶質吸收量增加，那麼出口氣體的組成y2減小，回收度η增大。當液相阻力較小時，增加液體的流量，傳質總系數變化較小或基本不變，溶質吸收量的增加主要是由於傳質平均推動力Δym的增加而引起的，即此時吸收過程的調節主要靠傳質系數大幅度增加，而平均推動力可能減小，但總的結果使傳質速度增大，溶質吸收量增大。
吸收劑入口溫度對吸收過程影響也甚大，也是控制和調節吸收操作的一個重要因素。降低吸收劑的溫度。使氣體的溶解度增大，相平衡常數減小。
對於液膜控制的吸收過程，降低操作溫度、吸收過程的阻力 將隨之減小，結果使吸收效果變好，y2降低，而平均推動力ΔYm或許會減小。對於氣相控制的吸收過程，降低操作溫度，過程 阻力 不變，但平均推動力增大，吸收效果同樣將變好。總之，吸收劑溫度的降低，改變了相平衡常數，對過程阻力及過程推動力都產生影響，其總的結果使吸收效果變好，吸收過程的回收度增加。
吸收劑進口濃度x2是控制和調節吸收效果的又一重要因素。吸收劑進口濃度x2降低，液相進口處的推動力增大，全塔平均推動力也將隨之增大而有利於吸收過程回收率的提高。

應當注意，當氣液兩相在塔底接近平衡( )欲降低y2，提高回收率，用增大吸收劑用量的方法更有效,見圖(a)。但是，當氣液兩相在塔頂接近平衡時( )提高吸收劑用量，即增大 並不能使y2明顯的降低，只有用降低吸收劑入塔濃度x2才是有效的,見圖（b）。
四、實驗設備、儀表及流程圖
1、設備參數:
(1)鼓風機：XGE型旋渦氣泵，型號2，最大壓力1176Kpa，最大流量:75m3/h
(2)填料塔:材質為硼酸玻璃管，內裝10X10X1.5瓷拉兩環，填料層高度Z=0.4m;
填料塔內徑D=0.075m
(3)液氨瓶一個
2、流量測量
(1)空氣轉子流量計：型號：LZB—25 流量范圍：2.5—25m3/h 精度：2.5℅
(2)水轉子流量計: 型號：LZB--6 流量范圍：6—60l/m 精度：2.5℅
3、濃度測量：
(1)塔底吸收液濃度分析：定量化學分析儀一套。
(2)塔頂尾氣濃度分析：吸收瓶、量氣瓶、水準瓶一套。
4、實驗裝置及流程圖

五、實驗方法及步驟
1、測量某噴淋量下填料層(ΔP/Z)一U關系曲線
先打開水的調節閥，使水的噴淋量為40L/h，後啟動鼓風機，用空氣調節閥調節進塔的空氣流量，按空氣流量從小到大的順序讀取填料層壓降ΔP，轉子流量計讀數和流量計處空氣溫度，並注意觀察塔內的操作現象，一旦看到液泛現象時記下對應的空氣轉子流量計讀數。在對數坐標紙上標出液體噴淋量為40L/h時(ΔP/Z)一U關系曲線，確定液泛氣速與觀察的液泛氣速相比較。
2、測一定空氣流量和水流量下的氨氣的吸收效果
選擇適宜的空氣流量和水流量(建議水流量為30L/h)，計算向進塔空氣中送入的氨氣流量，使混合氣體中氨組分為0.02左右摩爾比。待吸收過程基本穩定後，記錄各流量計讀數和溫度，記錄塔底排出液的溫度，並分析塔頂尾氣及塔底吸收液的濃度。
3、尾氣分析方法
a、排出兩個量氣管內空氣，使其中水面達到最上端的刻度線零點處，並關閉三通旋塞。
b、用移液管向吸收瓶內裝入5ml濃度為0.005M左右的硫酸並加入1一2滴甲基橙指示液。
c、將水準瓶移至下方的實驗架上，緩慢地旋轉三通旋塞，讓塔頂尾氣通過吸收瓶，旋塞的開度不宜過大，以能使吸收瓶內液體以適宜的速度不斷循環為限。
從尾氣開始通入吸收瓶起就必需始終觀察瓶內液體的顏色，中和反應達到終點時立即關閉三通旋塞，在量氣管內水面與水準瓶內水面齊平的條件下讀取量氣管內空氣的體積。
若某量氣管內已充滿空氣，但吸收瓶內未達到終點，可關閉對應的三通旋塞，讀取該量氣管內的空氣體積，同時啟用另一個量氣管，繼續讓尾氣通過吸收瓶。
d、用下式計算尾氣濃度Y2
因為氨與硫酸中和反應式為:

所以到達化學計量點(滴定終點時)，被滴物的摩爾數 和滴定劑的摩爾數 之比為：

式中： ， ---分別為NH3和空氣的摩爾數
---硫酸溶液體積摩爾濃度，mol溶質/L溶液
---硫酸溶液的體積，mL
---量氣管內空氣總體積，mL
T0---標態時絕對溫度，2.73K
T---操作條件下的空氣絕對溫度，K。
4、塔底吸收液的分析方法
a、當尾氣分析吸收瓶達終點後即用三角瓶接取塔底吸收液樣品，約200ml並加蓋。
b、用移液管取塔底溶液I0mL置於另一個三角瓶中，加入2滴甲基橙指示劑。
c、將濃度約為0.1N的硫酸置於酸滴定管內，用以滴定三角瓶中的塔底溶液至終點。
5、 水噴淋量保持不變，加大或減小空氣流量，相應地改變氨流量，使混合氣中的氨濃度與第一次傳質實驗時相同，重復上述操作，測定有關數據。
注意事項：
1、啟動鼓風機前，務必先全開放空閥2。
2、做傳質實驗時，水流量不以超過40L/h，否則尾氣的氨濃度極低，給尾氣分析帶來麻煩。
3、兩次傳質實驗所用的進氣氨濃度必須一樣。
六、數據記錄與處理
1、干填料時ΔP/z一U關系測定
L=0 填料層高度Z=0.4m 塔徑D=0.075m
序號 填料層高度ΔP(mmH2O) 單位高度填料層壓降ΔP/Z(mmH2O) 空氣轉子流量計讀數(m3/h) 空氣流量計處空氣溫度t(℃) 對應空氣的流量Vh(m3/h) 空塔氣速u(m/s)
1
2
3
……

2、噴淋量為40L/h,ΔP/Z---U關系測定
序號 填料層高度ΔP(mmH2O) 單位高度填料層壓降ΔP/Z(mmH2O) 空氣轉子流量計讀數(m3/h) 空氣流量計處空氣溫度t(℃) 對應空氣的流量Vh(m3/h) 空塔氣速u(m/s) 塔內的操作現象
1
2
3
…

Vh=V轉 公式計算：
式中:V轉一一空氣轉子流量計讀數m3/h，
t一一空氣轉子流量計處空氣溫度 ℃
3、傳質實驗
被吸收的氣體混合物：空氣+氨混合氣；吸收劑：水；填料種類：瓷拉西環；填料尺寸：10XI0XI.5mm;填料層高度：0.4m；塔內徑:75mm

實 驗 項 目 1 2
空氣流量 空氣轉子流量計讀數m3/h轉子流量計處空氣溫度℃流量計處空氣的體積流量m3/h
氨流量 氨轉子流量計讀數m3/h轉子流量計處氨溫度℃流量計處氨的體積流量m3/h
水流量 水轉子流量計讀數L/h水流量
塔頂Y2的測定 測定用硫酸的濃度M mol/L測定用硫酸的體積mL量氣管內空氣總體積mL量氣管內空氣溫度℃
塔底X1測定 滴定用硫酸的濃度mol/L滴定用硫酸的體積mL樣品的體積mL
相平衡 塔底液相的溫度℃相平衡常數m

實 驗 項 目 1 2
塔底氣相濃度Y1,kmol氨/kmol空氣
塔頂氣相濃度Y2,kmol氨/kmol空氣
塔底液相濃度X1,kmol氨/kmol水
Y1* kmol氨/kmol空氣
平均濃度差ΔYm，kmol氨/kmol空氣
氣相總傳質單元數NOG
氣相總傳單元高度HOG m
空氣的摩爾流量V kmol/h
氣相總體積吸收系數Kya kmol氨/m3·h
回收率ηA
物料衡量 氣相給出的氨量G氣=V(Y1-Y2)液相得到的氨量G液=L(X1-X2)kmol氨/h對於G氣的相對誤差Er

③ 填料塔與板式塔的區別

填料塔與板式塔的區別為：用途不同、原理不同、適用性不同。

一、用途不同

1、填料塔：用於氣體吸收、蒸餾、萃取

2、板式塔：應用於精餾和吸收

二、原理不同

1、填料塔：塔內裝有各種形式的固體填充物，即填料。液相由塔頂噴淋裝置分布於填料層上，靠重力作用沿填料表面流下；氣相則在壓強差推動下穿過填料的間隙，由塔的一端流向另一端。氣、液在填料的潤濕表面上進行接觸，其組成沿塔高連續地變化。

2、板式塔：沿塔高裝有若干層塔板（或稱塔盤），液體靠重力作用由頂部逐板流向塔底，並在各塊板面上形成流動的液層；氣體則靠壓強差推動，由塔底向上依次穿過各塔板上的液層而流向塔頂。氣、液兩相在塔內進行逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。

三、適用性不同

1、填料塔：適用於氣體處理量大而液體處理量小的過程

2、板式塔：適用於氣體處理量小而液體處理量大的過程

參考資料來源：

網路——填料塔

網路——板式塔

④ 填料塔吸收塔實驗中為什麼要有液封液封高度如何計算

液封裝備來分2 類
1、塔內正壓，這時自採用液封裝置是防止塔內氣體(一般為有毒有害或者本來就是產品)外漏，造成污染環境或者浪費。
2、塔內真空，這這時採用液封裝置是防止塔外氣體進入塔內，影響吸收效率和增加後面的相關設備(如風機)負擔。
原理就是：利用一定高度液體產生的壓力抵消塔內產生的壓力產生平衡，隔離塔內外氣體。
液封高度大於吸收塔內相對壓力*1.1（視正負壓確定方向）這是經驗值