8吸收.doc

1、第八章 气体吸收8-1 在盛水的鼓泡吸收器中通入纯 CO2 气，经长期接触后测得水中 CO2 的平衡浓度为。鼓泡器的总压为 101.3kPa，水温 30，溶液的密度 。-2.85710/molL 396/mkg求亨利系数，并将此实验值与文献值 做比较。18.5EMPa解：查 30时水的饱和蒸气压 4.7sPk长期通入 CO2 后， 0329.e对于稀溶液 18msM/e mCPEx3297.10618.85emMPa与文献值相对误差 50%.218-2 惰性气与 CO2 的混合气中 CO2 体积分数为 30%，在表压 1Mpa 下用水吸收。设吸收塔底水中溶解的 CO2 达到饱和，此吸收液在膨胀

2、槽中减压至表压 20kPa，放出大部分CO2，然后再在解吸塔中吹气解吸。设全部操作范围内水与 CO2 的平衡关系服从亨利定律，操作温度为 25。求 1kg 水在膨胀槽中最多能放出多少千克 CO2 气体。解：查 25时 CO2- H2O 系统的亨利常数 21.60EMPa若当地大气压为 0.1MPa，则 10.P362010.PMaeyEx总总 -312.01.96PxE-42y70.对于稀溶液，其比质量分率 2COHMXx2 2CO-3-311H COM4.9104.86kg/8HXx2 2-4-32O77/1kg 水在膨胀槽中最多能放出 2312.091COGXkg8-3 20的水与 N2

3、气逆流接触以脱除水中溶解的 O2 气。塔底入口的 N2 气中含氧体积分数为 0.1%，设气液两相在塔底达到平衡，平衡关系服从亨利定律。求下列两种情况下，水离开塔底时的最低氧含量，以 mg/m3 水表示。（1）操作压力（绝对）为 101.3kPa（2）操作压力（绝对）为 40kPa解：查 20时 O2- H2O 系统的亨利常数 34.061EMPa643SM4.0187.31kPam/olHE（1） 1.0.epPy由亨利定律 c63140.1.38/7eckmolH溶 液6 63min 210.38/ /4.16/gkol gkmg 溶 液 溶 液（2） 7324.5.10epckl溶 液73

4、63min 2/105.4/ /7.50/gmokl k溶 液 溶 液8-4 气液逆流接触的吸收塔，在总压为 101.3kPa 下用水吸收 Cl2 气，进入塔底的气体混合物中含氯体积分数为 1%，塔底出口的水中含氯摩尔分数 。试求两种不同温5.81x度下塔底的吸收推动力，分别以 及 表示。exey（1）塔底温度为 20（2）塔底温度为 40解：查 20时 Cl2- H2O 系统的亨利常数 53.7EMPa335.710.5EmP总 389eyx530.5104.21液相推动力 5551.890.1.09ex气相推动力 334276y查 40时 Cl2- H2O 系统的亨利常数 8EMPa338

5、01.790.EmP总 53.2.eyx30791806.1液相推动力 556. 4.70ex气相推动力 33.28y8-5 某逆流吸收塔塔底排出液中含溶质摩尔分数 ，进口气体中含溶质体积分数421x为 2.5%。操作压力为 101kPa，气液平衡关系为 。现将操作压力由 101kPa 增至50y202kPa，问塔底推动力 及 各增加至原来的多少倍。eyex解：操作压力为 101kPa 时， 41 .m410.25eyxm1105e444523x操作压力为 202kPa 时， 2/m4210.5eymx2.5.e200.2ey44118x21.305ey4218.67ex8-6 柏油马路上积水

6、 2mm，水温 20。水面上方有一层 0.2 mm 厚的静止空气层，水通过此气层扩散进入大气。大气中的水汽分压为 1.33kPa。问多少时间后路面上的积水可被吹干。解题思路：查 20， ，420.51/Dms398/kgm水饱和蒸汽压 1.38APka1B228-7 某水杯中初始水面离杯上缘 1cm，水温 30，水汽扩散进入大气。杯上缘处的空气中水汽分压可设为零，总压为 101.3kPa。求水面下降 4cm 需要几天？解题思路：查 30， ，20.68/Dcms395.7/kgm饱和蒸汽压， 14.2APka1 97.B P20.ka8-8 某填料塔用水吸收混合气中的丙酮蒸气。混合气流率为 1

7、6kmol/(hm2)，操作压力为101.3kPa。已知容积传质系数 ， ，相平衡关364./()ykamolh 316./()Lkamolh系为 。式中气相分压 的单位是 kPa，平衡浓度单位是 。求4.62ApcApk（1）容积传质总系数及传质单元高度 HOG（2）液相阻力占总传质阻力的百分数解：由亨利定律 MExcxymxpP总4.62=0.513MMHcc总 .xLka30.4562.710/1Mxcmhmkol33.5.0182/yx hkmolKak354.9/()molh160.29OGyHa（2）液相阻力占总阻力的百分数 3/.7510.15.%182xymkKa8-9 在设计

8、某降膜吸收器时，规定塔底气相中溶质的摩尔分数 ，液相中溶质的摩0.5y尔分数 。两相的传质系数分别为 ，.1x 42810/()xkkmols。操作压力为 101.3kPa 时相平衡关系为 。试求：4250/()ykkolsm x（1）该处的传质速率 ，单位为AN2/()ols（2）如果总压改为 162kPa，塔径及气、液两相的摩尔流率均不变，不计压强变化对流体黏度的影响，此时的传质速率有何变化？讨论总压对 、 及 的影响。ykK()ey解：（1） 1yxyKk-42-4-42.10/()2+8105yxy kmolsmk.e4 62()2.10(.502).1/(AyeNKkmols ）（2

9、） 36Pm由经验公式 0.8.3.ReShSc得3.0.DdGk气体 ， ，P1nPcyVRT所以 ，而kyk即 与 无关y因为 ，所以Pm， e1yxyKk424412.810/().2580yxy kmolsmk 1e4 52()21(.0512).0/(AyeNKkolsm ）传质速率增加了 561.0.7.%6A8-10 对低含量气体吸收或解吸，由 出发，试证1yxymKkOL1N=GA证明： 1yxymKkyxya同理可得： 11xyKkamxya1/AOGOLOLyxmGHHKaLN1OLGA8-11 低含量气体逆流吸收，试证 12lnOGyNmL式中 为塔底的吸收推动力； 为塔

10、顶的吸收推动力。11ey2e证明：由物料衡算得 2xyL低浓度吸收 em22eGyxyL112222yOyeNddyGxL1221lnOGmxyL1212()()x所以 1myxm11 1222lnlnlneOG yyNGmGLLL8-12 用纯溶剂对低浓度气体作逆流吸收，可溶组分的回收率为 ，采用的液气比是最小液气比的 倍。物系平衡关系服从亨利定律。试以 、 两个参数列出计算 的表达式。 OGN解： 121212min/0eyyyLmGxin121lOGyxNAm11LmGA1211yxy1ln1OGN8-13 附图为两种双塔吸收流程，试在 图上定性画出每种吸收流程中 A、B 两塔的操yx作

11、线和平衡线，并标出两塔对应的气、液相进口和出口摩尔分数。解题思路：对于流程 a 和流程 b，均有 ABLG8-14 含量较高的溶液进入图示解吸塔塔顶，塔底吹气解吸，塔中部某处抽出一半液体，另一半液体由塔底排出，试在 图上画出平衡线和操作线，并标出各股流体的含量坐yx标。解题思路：对于该流程， GL上 下8-15 流率为 的空气混合气中含氨体积分数为 2%，拟用逆流吸收以回20.14/()kmols收其中 95%的氨。塔顶淋入摩尔分数为 0.0004 的稀氨水溶液，设计采用的液气比为最小液气比的 1.5 倍，操作范围内物系服从亨利定律 ，所用填料的总传质系数1.2yx。试求：（1）液体在填料塔底

12、的摩尔分数 ；（2）全塔的平均3.52/()yKakls 1x推动力 ；（3）所需塔高。m解：（1） 21()0.2(95%)0.ymin1212.1.7/.4eLGxxin.5.7.512120.21.40.3xyL（2） 31.6410emx2202.5.2yy343126.45101lnln.0my（3） 138.9.5OGmN0.4.269yHKa0.26981OGHNm8-16 用纯溶剂对低含量混合气作逆流吸收以回收其中的可溶组分，物系的相平衡关系服从亨利定律，吸收剂用量是最小用量的 1.3 倍，试求下列两种情况下所需的塔高，已知传质单元高度 。 （1）回收率 （2）回收率 （3）两

13、种情况下.OG90%9%吸收剂用量有何差别？解： 121212min/eyyyLmxin.3.G113AL当回收率 时，90%10.8539A11lnOGNl10.850.85.7610.859OG.764.HNm（2） ，9% 10.7.3.9A1ln1OGl0.70.714.10.7.9OGN 814.3Hm（3）比较（1） 、 （2）可知，当回收率提高，则吸收剂用量为原来的倍。即吸收剂用量与回收率成正比。(/).9%.0LG8-17 含 H2S 摩尔分数 的水与空气逆流接触以使水中的 H2S 脱除，操作在5.10101.3kPa、25下进行，物系的平衡关系为 ，水的流率为 。试求：4yx

14、50/()kgmh（1）为使水中 H2S 的摩尔分数降至 所需的最少空气量。50.1x（2）当空气用量为 ，设计时塔高不受限制，可以规定解吸塔的水中20.4/()Gkmolh含 H2S 最低摩尔分数是多少？示意画出该种情况下的解吸操作线。解：5531212min 1.7600exxLy 2225050/()/()78/()8kghkolhkolmh3212min71.60.49/exGly（2） 即解吸操作线斜率大于相平衡线斜率95()0.4Lm塔高不受限制，则在塔顶达到气、液相平衡 512.10.36yx 62 105.4319GyL 8-18 采用图示的双塔流程以清水吸收混合气中的 SO2

15、，气体经两塔后 SO2 总的回收率为0.91，两塔的用水量相等，且均为最小用水量的 1.43 倍，两塔的传质单元高度 HOG 均为1.2m。在操作范围内物系的平衡关系服从亨利定律。试求两塔的塔高。解： 121212min/0eyyyLmGxmin.43.43ABL231ABy213332111BAyy总 20.9总 .7ABmin1.431.43.07ABLLmGG操作线斜率与平衡线相等，说明推动力处处相等， 120.72.31OGAyNx23Bym1.2.8AOGAHNm3BB8-19 某填料吸收塔用过热蒸汽吹出洗油中的苯，入塔液体中苯的摩尔分率为 0.05，要求解吸率 97%，该物系相平衡

16、关系为 ，采用的过热蒸汽用量为最小气体用量的 1.32.8yx倍，该填料的传质单元高度 HOG=0.3m，试求该塔底填料层高度。解：根据题意，作出该解吸塔的操作线图：解吸率 1221xx210.5197%0.15x122min10.5.3468.eGLyx min1.3.0346.5由物料衡算 可得1212GyLx120.5()0.184Lyx1.8.83m22015.2yx12.3.40.37lnlmy10.87.3OGmyN.2.6Hm8-20 某吸收塔用 的磁环作填料，充填高度 5m，塔径 1m，用清水逆流吸收5流量为 2250m3/h 的混合气。混合气中含有丙酮体积分数为 5%，塔顶逸

17、出废气含丙酮体积分数降为 0.26%，塔底液体中每千克水带有 60 克丙酮。操作在 101.3kPa，25下进行，物系的平衡关系为 。试求：2yx（1）该塔底传质单元高度 HOG 及容积传质系数 ；yKa（2）每小时回收的丙酮量，kg/h解：由塔底液体中每千克水带有 60 克丙酮可知：160/58.0183x气体的摩尔流量 25792/.4.8vqTGkmolh气体的摩尔流率 29.()01A11.5.34ymx226120.4.20.613lnlnmy1.57.806OGmyN.97.8OGH317.268.4/()09yOGKakmolhH（2）每小时回收的丙酮量 12()(.50).6/

18、253/lkgh8-21 某填料吸收塔高 2.7m，在常压下用清水逆流吸收混合气中的氨。混合气入塔的摩尔流率为 ，清水的喷淋密度 。进口气体中含氨体积分20.3/()kmols 20.18/()mols数为 2%，已知气相总传质系数 ，操作条件下亨利系数为 60kPa。试3./()yKakl求排出气体中氨的浓度。解： 6.103EP.8.LG操作线与相平衡线平行，推动力处处相等： 122myymxy0.3.1OGyHmKa2.7903OGN12122.09myy解得 20.8-22 某填料吸收塔用含溶质 的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气20.x比是 3，气体入口摩尔分数 ，回收率可达

19、 。已知物系的平衡关系为 。1y0.92yx今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数 升至 0.00035，试求：2（1）可溶组分的回收率下降至多少？（2）液相出塔摩尔分数升高到多少？解： 10.19%0.1y时的20.x2min1.1.875/./02yLGx min/3.61.875L时的20.x 12min0.10.1/3546yLyyGx2min0.11.66345yLG解得 20.3y1.0187%（2）由物料衡算 可得1212GyLx1120.3().350.25xL8-23 在 15、101.3kPa 下用大量的硫酸逆流吸收空气中的水汽。入塔空气中含水汽摩尔分数为 0.0145，硫酸进、出塔的摩尔分数均为 80%，硫酸溶液上方的平衡水汽摩尔分数 ，且已知该塔的容积传质系数 。空气经塔后被干燥至含水汽摩4.05ey 0.8yKaG尔分数 0.000322。现将空气流率增大一倍，则出塔空气中的含水量为多少？解：由“用大量的硫酸逆流吸收空气中的水汽；硫酸进、出塔的摩尔分数均为 80%”可知：LG10mA 412120.145.0lnlnl .1932eeOGyyNA 空气流率增大一倍，塔高不变 OGOGHN0.20.80.8OGy yyHKaKa 4120.2. 2419.145.0365lnlOGeNy 解得： 2.78y