广 西 大 学 实 验 报 告
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实验内容 吸收实验 指导教师
一、 实验名称：
吸收实验
二、实验目的：
1. 学习填料塔的操作；
2. 测定填料塔体积吸收系数 KY a.
三、实验原理：
对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。
但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。
（一）、空塔气速与填料层压降关系
气体通过填料层压降△ P 与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测
定。
若以空塔气速
u [m/s] 为横坐标， 单位填料层压降
o
P
Z
[mmH 20/m] 为纵坐标， 在
双对数坐标纸上标绘如图 2-2-7-1 所示。当液体喷淋量 L0=0 时，可知
P
Z
~uo 关系
为一直线， 其斜率约 1.0—2，当喷淋量为 L 1 时，
P
Z
~ uo 为一折线， 若喷淋量越大，
折线位置越向左移动，图中 L2＞L1。每条折线分为三个区段，
P
Z
值较小时为恒持
液区，
P
Z
~uo 关系曲线斜率与干塔的相同。
P
Z
值为中间时叫截液区，
P
Z
~uo 曲
线斜率大于 2，持液区与截液区之间的转折点叫截点 A。
P
Z
值较大时叫液泛区，
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P
Z
~ uo 曲线斜率大于 10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点 B。在液泛区塔已
无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。
图 2-2-7-1 填料塔层的P
Z
~ uo 关系图
图 2-2-7-2 吸收塔物料衡算
（二）、吸收系数与吸收效率
本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨， 氨易溶于水， 故此操作属气膜控制。
若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收
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实验内容 指导教师
平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示：
NA K H Y （1）
Ya m
式中： NA——被吸收的氨量 [kmolNH 3/h]；
——塔的截面积 [m
2]
H——填料层高度 [m]
Y m——气相对数平均推动力
KY a——气相体积吸收系数 [kmolNH 3/m
3
· h]
被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图 2-2-7-2 ）：
N A V (Y1 Y2 ) L( X1 X 2 ) （2）
式中： V ——空气的流量 [kmol 空气/h]
L——吸收剂（水）的流量 [kmolH 20/h]
Y 1——塔底气相浓度 [kmolNH 3/kmol 空气]
Y 2——塔顶气相浓度 [kmolNH 3/kmol 空气]
X 1，X2——分别为塔底、塔顶液相浓度 [kmolNH 3/kmolH 20]
由式（ 1）和式（ 2）联解得：
K
V
(Y1 Y2
)
Ya H Y
m
（3）
为求得 KY a 必须先求出 Y1、Y2 和 Ym 之值。
1、Y1 值的计算：
0.98V
01
Y （4）
1
V
02
3
式中： V 01——氨气换算为标态下的流量 [m
/h]
V 02——空气换算为标态下的流量 [m
3/h]
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0.98——氨气中含纯 NH3 分数
对氨气：
T P P
0 02 1 2
V V （5）
01 T T
1
P
0 01 1 2
3/h] 式中： V1——氯气流量计上的读数 [m
T。，P。——标准状态下氨气的温度 [K] 和压强 [mmHg]
T1，P1——氨气流量计上标明的温度 [K] 和压强 [mmHg]
T2，P2——实验所用氨气的温度 [K] 和压强 [mmHg]
0 ——标准状态下氨气的密度（ =0.769kg/m
3）
02 ——标准状态下空气的密度（ =1.293kg/m
3）
对空气：
T P P
0 3 4
V V （6）
02 2
P T T
0 3 4
式中： V2——空气流量计读数 [m
3/h]
T。，P。——标准状态下空气的温度 [K] 和压强 [mmHg]
T3，P3——空气流量计上标明的温度 [K] 和压强 [mmHg]
T4，P4——实验所用空气的温度 [K] 和压强 [mmHg]
Y 1 也可用取样分析法确定（略） 。
2、Y2 值分析计算
在吸收瓶内注入浓度为 NS 的 H2SO4VS[ml] ，把塔顶尾气通入吸收瓶中。
设从吸
收瓶出口的空气体积为 V 4[ml] 时瓶内 H2SO4Vs 即被 NH 3 中和完毕， 那么进入吸收瓶
的 NH3 体积 Vo3 可用下式计算：
V03 22.1NSVS [ml ] （7）
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通过吸收瓶空气化为标准状态体积为：
T P
0 5
V04 V [ml ] （8）
4
P T
0 5
式中： V4——通过吸收瓶空气体积 [ml] ，由湿式气量计读取
T。，P。——标准状态下空气的温度 [K] 和压强 [mmHg]
T5，P5——通过吸收瓶后空气的温度 [K] 和压强 [mmHg]
故塔顶气相浓度为：
V
03
Y （9）
2 V
04
3、塔底 X1~Y* 1 的确定
由式（ 2）知：
V
X1 (Y Y ) X ，若 X2=0，则得：
1 2 2
L
V
X1 (Y1 Y2 ) （10）
L
X1 值亦可从塔底取氨水分析而得。设取氨水 V N `[ml] ，用浓度为 NS`的 H2SO4
来滴定，中和后用量为 V S`[ml] ，则：
N `V `
S S
X 0.018 （11）
1
V `
N
又根据亨利定律知，与塔底 X1 成平衡的气相浓度 Y 1*为：
E
Y1 X （12）
1
P
式中： P——塔底操作压强绝对大气压（ atm）
E——亨利系数大气压，可查下表取得：
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液相浓度 5% 以下的 E 值
表 2-2-7-1
t（℃） 0 10 20 25 30 40
E（大气压） 0.293 0.502 0.778 0.947 1.25 1.94
或用下式计算：
t
E 0.31143 1.047 （13）
4、塔顶的 X2~Y 2*的确定
因用水为吸收剂，故 X2=0 ，所以 Y 2*=0
5、 吸收平均推动力 ΔY m
(Y Y ) Y
1 1 2
Ym （14）
Y Y
1 1
ln
Y
2
Y Y
1 2
6、吸收效率 η 100%
Y
1
（15）
四、实验流程简介：
吸收装置如图 2-2-7-3 所示，塔径为 110（mm），塔内填料有一套为塑料阶梯环，
其它为瓷拉西环，均为乱堆。填料层高为 600—700（mm）（请自量准确） 。氨气由
氨瓶 1 顶部针形阀放出，经减压阀 2 到达缓冲缺罐 3，用阀 4 调节流量，经温度计
23，表压计 5 和流量计 6 分别测量温度、压力和流量后到达混合管。空气经风机 7
压送至缓冲罐 9，由旁路阀 8 和调节阀 11 调节风量，经温度计 23，表压计 10 和流
量计 12 分别测量温度、压力和流量后到达混合管与氨气混合，后被送进吸收塔 13
的下部，通过填料层缝隙向上流动。吸收剂（水）由阀 16 调节，经流量计 17 测定
流量后从塔顶喷洒而下。在填料层内，下流的水滴与上流的混合气接触，氨被水吸
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实验内容 指导教师
收变氨水从塔底排出， 氨水温度由温度计 23 测定， 塔顶表压和填料层压降由压差计
14 和 15 测定。从塔顶排出含有微量氨的空气成为尾气从阀 18 排出大气中，分析尾
气含氨量是用旋塞 19 取样，先从三角瓶 20 除去水分，后经吸收瓶 21 分析氨，气量
计 22 计量取出空气量。
五、实验方法：
（一）测压降与空塔气速步骤
1、测定干塔压降
（1）打开旁路阀 8，关闭空气流量调节阀 11，启动风机 7，慢慢打开阀 11 使风
量由零至最大，同时观察压差计 15 的读数变化。
（2）从流量计 12 的量程范围拟定 6~8 组读数。调节风量由大至小，同时读取
空气流量及塔压降值。
2、测定湿塔压降
（1）把风量开至最大，慢慢打开阀 16 使水从塔顶喷淋而下，观察填料层上的液泛情况及压差计 15 的读数变化。
（2）调节风量水量使液泛层高度 20~30mm 左右，记下水流量及压差计读数。
（3）保持水量不变，调节风量由大至小，测取 6~8 组风量及塔压降读数。
最后，读取气温、水温及填料层高度，记下塔内径数值。
（二）测吸收系数步骤
1、全开旁路阀 8，关闭空气流量调节阀 11，启动风机 7，慢慢打开阀 11 使风量
由零至最大，同时观察压差计 15 的读数变化。
2、在吸收瓶内置入已知浓度的 H2SO41ml 及 2 滴甲基红， 加适量蒸馏水摇匀后
装于尾气分析管路上。关闭取样旋塞 19，记下湿式气量计原始读数。
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3、将水流量计 17 及空气流量计 12（采用旁路调节法）调到指定读数。
4、关闭氨气缓冲罐上的氨气流量调节阀 4，松开减压阀旋钮， 打开氨瓶上的总
阀，然后，慢慢拧紧减压阀旋钮把氨气引进缓冲罐 3，待罐上压力表读数达 0.05MP
左右时，停止转动减压阀旋钮，慢慢打开调节阀 4，把氨气送进混合管。
5、待塔的操作稳定后 （不液泛， 不干塔， 各仪表读数稳定） ，记录各仪表读数，
同时进行塔顶尾气分析。
6、尾气分析方法是打开取样旋塞 19，使尾气成泡状通过吸收瓶液层，至瓶内
液体的红色变淡黄色为止，即关闭旋塞，记下气量计读数。
（8 分）
7、保持空气和水流量不变，改变氨气流量，重复上述操作一次。
8、实验完毕，先关氨瓶上的总阀，待氨气缓冲罐上压力表读数为 0 后，再关
闭氨气缓冲罐上的氨气流量调节阀 4，然后，全开旁路阀 8，同时关闭空气流量调节
阀 11，最后停风机和关水阀，清洗吸收瓶。
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1、氨瓶 2、减压阀 3、氨缓冲罐 4、氨气调节阀 5、氨表压计
6、氨转子流量计 7、叶氏风机 8、空气旁路阀 9、空气缓冲罐 10、空气表压计
11、空气调节阀 12、空气转子流量计 13、吸收塔 14、塔顶表压计
15、塔压降压差计 16、水调节阀 17、水转子流量计 18、尾气调节阀
19、取样旋塞 20、分离水三角瓶 21、吸收瓶 22、湿式气量计
23、温度计
图 2-2-7-3 吸收装置流程图
六、原始数据记录表：
（见下页）
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七、数据处理表：
V 0.367 0.367
01
V 9.460 9.441
02
V 0.194 0.194
03
V 5819.308 13723.371
04
Y 0.0380 0.0381
1
Y 0.0000334 0.0000142
2
X 0.00305 0.00204
1
P 1.232 1.234
Y 0.00193 0.00128
1
Y 0.00516 0.00468
m
99.912% 99.963%
K 501.128 554.192
Ya
N 0.0169 0.0170
A
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八、举例计算：
以第一组数据为例计算：
T P P
0 02 1 2
V V
01 T T
1
P
0 01 1 2
0.3
273
760
1. 293
0. 769
760
293
783
295
0. 367
T P P
0 3 4
V V
02 T T
2
P
0 3 4
10
273
760
760
293
783.5
294
9.460
因 0.0088
N 、VS 1 ，所以
S
V03 22 .1N SVS 22. 1 0.0088 1 0. 194
T P
0 5
V V
04 T
4
P
0 5
6280
273
760
761
295
5819 .308
Y
1
0 .98V
01
V
02
0.98
0.367
9.460
0.0380
Y
2
V
03
V
04
0.194
5819 .308
0.0000334
V 1000 10 100
L 2
水
因 0.446
V 、 L 5.556 ，所以
22. 4 1000 22 .4 18 18
X
V
1 (Y1 Y2
L
)
0.446
5.556
0.0380
0.0000334
0.00305
P
1
Pa P P
B
2
1
1
2
0.3
10
761
175
761
1.232
又 E 0.778 ，所以
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E
Y1 X
P
1
0.778
1.232
0. 00305 0.00193
Ym
(Y
1
ln
Y
)
Y
1
1
Y
1
Y
2
Y
2
0.0380
ln
0.00193
0.0000334
0.0380 0.00193
0.0000334
0 .00516
Y
1
Y
1
Y
2
100%
0.0380
0.0000334
0.0380
100%
99.912%
1
4
D
2
1
4
3.14
110
1000
2
0.00950
K
V (Y1 Y2 )
Ya H Y
m
0.446
0. 0380
690
1000
0.00950
0.0000334
0.00516
501.128
N A V (Y1 Y2 ) 0.446 0.0380 0.0000334 0 .0169
同理，课求得其它组数据。
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九、讨论：
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