化工原理实验教学大纲

（供四年制应用化学专业试用）

课程名称：化工原理实验

面向专业：应用化学

实验时数：34学时

实验类别：专业

考核方式：实验课程为考查课程。期末理论考试按40%计入期末成绩，平时成绩按60%计入期末成绩，其中平时成绩以实验操作分及实验报告分，比例为6:4。

实验总的目的与要求：

验证化工单元操作的基本理论，掌握一些单元操作方法，了解典型化工设备的结构、性能、和常用仪表的使用，培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生实事求是、严肃认真的工作态度和团结协作的工作作风。

教学内容：

（一）实验项目部分

（二）讲座部分 （2学时）

1． 绪论

（1）   化工原理实验的目的要求

（2）   化工原理实验的安全防护

（3）   误差分析和数据处理

（4）   化工原理实验常用数据和资料的查阅方法

2． 化工原理实验常用技术

（1）   压力、流量、温度的测量

（2）   功率的测量

教材及参考书:

[1] 盐城师范学院化学系化工教研组编.化工基础实验指导讲义

[2] 管国锋，冯晖，张若兰.化工原理实验.南京：东南大学出版社，1996年

[3] 伍钎，邹华生，高桂田.化工原理实验.广州：华南理工大学出版社，20##年

[4] 上海师大，福建师大编.化工基础(第三版).北京：高等教育出版社，2000.6年

[5] 冯亚云，冯朝伍.化工基础实验.北京：化学工业出版社，20##年

执笔人：施卫忠     审核人：杨琳荣      专业负责人：张根成

第二篇：化工原理实验—吸收

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)掌握吸收总传质系数   的测定方法．

二、基本原理

1.吸收速率方程式

吸收传质速率由吸收速率方程式决定:

           Na = Ky A Δym        

式中  Ky  为气相总传质系数，mol/m2*h；

      A  为填料的有效接触面积，m2；

    Δym  为塔顶、塔底气相平均推动力。

 a   为填料的有效比表面积，m2/m3；

     V   为填料层堆积体积， m3 ；

    Kya  为气相总容积吸收传质．系数，mol/m3*h。

从上式可看出，吸收过程传质速率主要由两个参数决定：Δym为过程的传质推动力，Kya的倒数1/Kya表征过程的传质阻力。

2．填料吸收塔的操作

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，回收率可近似用下式计算：

           η = （y1 - y2）/y1     

吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的，一般认为稳定不变。控制和调节吸收操作结果的操作变量是吸收剂的进口条件：流率 L 、温度 t 和浓度 x2 这三个要素。

由吸收分析可知，改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用方法，当气体流率 G 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率η增加，溶质吸收量增加，出口气体的组成y2随着减小，回收率η增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，总传质系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力Δym的增大而引起，即此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。但当液相阻力较大时，增加液体的流量，可明显降低传质阻力，总传质系数大幅度增加，而平均推动力却有可能减小（视调节前操作工况的不同而不同），但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增大。

吸收剂入口温度对吸收过程的影响也甚大，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。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力随之减小，使吸收效果变好，y2降低，但平均推动力Δym或许会有所减小。对于气相控制的吸收过程，降低操作温度，过程阻力基本不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好。总之，吸收剂温度的降低，改变了相平衡常数，对过程阻力及过程推动力都会产生影响，其总的结果使吸收效果变好，气体出口浓度降低，吸收过程的回收率增加。

吸收剂进口浓度x2是控制和调节吸收效果的又一重要因素。吸收剂进口浓度x2降低，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动力也将随之增大而有利于吸收过程回收率的提高。但应注意，当气液两相在塔底接近平衡(L/G < m)(见图a)时，欲降低y2，提高回收率，用增大吸收剂用量的方法更为有效。但是，当气液两相在塔顶接近平衡时(L/G > m)(见图b)时，提高吸收剂用量，即增大L／G并不能使y2明显降低，只有用降低吸收剂入塔浓度x2才是有效的。

a.  L/G < m                     b.  L/G > m

最后应注意，上述讨论基于填料塔的填料高度是一定的，亦即针对某一特定的工程问题进行操作型命题的讨论。若是设计型的工程问题，则上述结果不一定相符。

三、实验内容

在以下操作条件下，对比、研究组分回收率、传质推动力和传质阻力的变化：

（1）原料气流量不变，改变吸收剂流量；

（2）吸收剂流量不变，改变原料气流量；

（3）原料气、吸收剂流量都不变，改变吸收剂温度；

四、实验装置

本实验的装置包括填料塔主体、空气输送、空气和丙酮汽化器以及吸收剂供给等部分。压缩空气的压力由压力定值器稳定，流量由转子流量计检测，经丙酮汽化器鼓泡带出丙酮蒸汽成为原料气后，进入填料塔。吸收剂由高位槽供给，经电加热器和转子流量计，进入填料塔与原料气逆流接触，进行传质。塔顶搭底吸收剂的温度由温度计检测。原料气进出口的浓度由针筒取样后送色谱仪检测。

五、实验操作原则

（1）空气压力定值器一般设定在0.02 - 0.04范围内。

（2）空气转子流量计的读数须作压力温度的校正。

（3）改变操作条件后，应稳定十分钟以上时间方可取样。

（4）原料气进出口浓度的取样须仔细、缓慢，既不能漏入空气，又不能将液体抽入取样管。

（5）当原料气进口浓度较高时，数据处理时应以高浓度气体吸收的计算方法进行处理。