1、1化学工业出版社-化工原理习题指导大题详细解答5-26. 在 25 下 ， 用 CO2浓 度 为 0.01kmol/m3和 0.05kmol/m3的 CO2水 溶 液 分 别 与CO2分 压 为 50.65kPa 的 混 合 气 接 触 ， 操 作 条 件 下 相 平 衡 关 系 为 pA*=1.66105x(kPa),试 说 明 上 述 两 种 情 况 下 的 传 质 方 向 ， 并 用 气 相 分 压 差 和 液 相 摩 尔 浓 度 差 分 别 表 示 两 种 情况 下 的 传 质 推 动 力 。解 ： 4108./10. SAMcxpA*=1.661051.810-4=29.9(kPa)
2、pA=50.65 kPa pA* 所 以 传 质 方 向 为 溶 质 由 气 相 到 液 相 （ 吸 收 过 程 ）以 气 相 分 压 差 表 示 的 传 质 推 动 力 为 kPa8.209.65.0*AAp与 CO2分 压 为 50.65kPa 的 气 相 呈 相 平 衡 的 液 相 摩 尔 浓 度35* kmol/01718EpMcASA以 液 相 摩 尔 浓 度 差 表 示 的 传 质 推 动 力 为 3A* l/.0.7.c4 10.9/185. SxPA*=1.661059.010-4=149.4(kPa)pA=50.65 kPa pA* 所 以 传 质 方 向 为 溶 质 由 液
3、 相 到 气 相 （ 解 吸 过 程 ）以 气 相 分 压 差 表 示 的 传 质 推 动 力 为 kPa8.965.0419A*Ap以 液 相 摩 尔 浓 度 差 表 示 的 传 质 推 动 力 为 3*Akmol/0.17.05c5-27.在一填料塔内用清水逆流吸收某二元混合气体中的溶质 A。已知进塔气体中溶质的浓度为 0.03（摩尔比，下同） ，出塔液体浓度为 0.0003，总压为 101kPa，温度为 40 ， 问 :（1）压力不变，温度降为 20 时 ， 塔 底 推 动 力 （ Y-Y*） 变 为 原 来 的 多 少 倍 ？（ 2） 温 度 不 变 ， 压 力 达 到 202 kPa
4、，塔 底 推 动 力 （ Y-Y*） 变 为 原 来 的 多 少 倍 ？已 知 ： 总压为 101kPa，温度为 40 时 ， 物 系 气 液 相 平 衡 关 系 为 Y*=50X。 总压为101kPa，温度为 20 时 ， 物 系 气 液 相 平 衡 关 系 为 Y*=20X。2解： 总压为 101kPa，温度为 40 时 0153504.mXY所以 .1（1）压力不变，温度降为 20C 时 063204 .Y所以 2.上6.105.412Y(2) 压 力 达 到 202 kPa，温度为 40 C21 mP0751354 .XY所以 2.02上5.1.1Y5-28.在 一 填 料 塔 中 进
5、 行 吸 收 操 作 ， 原 操 作 条 件 下 ， kYa=kXa=0.026kmol/m3.s， 已 知液 相 体 积 传 质 系 数 kXaL0.66。 试 分 别 对 m=0.1 及 m=5.0 两 种 情 况 ， 计 算 当 液 体 流 量增 加 一 倍 时 ， 总 传 质 阻 力 减 少 的 百 分 数 。解：(1) 时m01. s)/kol(08.4236.1026. akaKYX时L2 s)kmol/(4 36.06.0 kXX )/kol(95.0826.1.11 3amkaKYX所以，阻力减少：3%34.08.423951aKX(2) 时m5 s)/kmol(1546025
6、6013Y X .k时L2 s)kol/(41236.06.0 aakXX )/ml(02.3.541.1 mkKY所以，阻力减少： %6.3015.4621aKX5-29. 用 清 水 在 填 料 吸 收 塔 中 逆 流 吸 收 含 有 溶 质 A 的 气 体 混 合 物 。 进 塔 气 体 浓 度 为0.05（ 摩 尔 分 率 ） ， 在 操 作 条 件 下 相 平 衡 关 系 为 Y*=5X， 试 分 别 计 算 液 气 比 为 6、 5和 4 时 ， 出 塔 气 体 的 极 限 浓 度 和 液 体 出 口 浓 度 。解 (1) ，当填料层高度为无穷时，操作线 ab 与平衡线交于塔顶。m
7、VL602in2,XY由物料衡算： min2,121YL其中 05611yY86052.X(2) ，操作线 ab与平衡线重叠 mVL，02in2,Y15.6.1max, X XbY*=5XYY1aa b习题 5-29 附图4(3) ，操作线 ab与平衡线交于塔底。mVL4015.26.1ax, YX由物料衡算： 01654262max1,1min2, .XVL5-30.在 填 料 塔 中 用 清 水 吸 收 混 合 气 体 中 的 溶 质 ， 混 合 气 中 溶 质 的 初 始 组 成 为0.05（ 摩 尔 分 率 ） ， 操 作 液 气 比 为 3， 在 操 作 条 件 下 ， 相 平 衡
8、关 系 为 Y*=5X， 通 过 计 算比 较 逆 流 和 并 流 吸 收 操 作 时 溶 质 的 最 大 吸 收 率 。解：(1) 逆流时 052611yY在塔底达平衡 .5.01mX021.5.30526.2112 XVLY%.max12(2) 并流时在塔底达平衡， 15XY221VL1250329.56.821Y%max 721逆流时溶质吸收率高5-31.在 101.3kPa、 35 的 操 作 条 件 下 ， 在 吸 收 塔 中 用 清 水 逆 流 吸 收 混 合 气 中 的 溶 质A， 欲 将 溶 质 A 的 浓 度 由 0.02（ 摩 尔 分 率 ， 下 同 ） 降 至 0.001
9、， 该 系 统 符 合 亨 利 定律 ， 操 作 条 件 下 的 亨 利 系 数 为 5.52104kPa。 若 操 作 时 吸 收 剂 用 量 为 最 小 用 量 的 1.2倍 ，5（ 1） 试 计 算 操 作 液 气 比 L/V 及 出 塔 液 相 组 成 X1。（ 2） 其 它 条 件 不 变 ， 操 作 温 度 降 为 15 ， 此 时 亨 利 系 数 为 1.2104kPa， 定 量 计 算L/V 及 X1如 何 变 化 。解：(1) 101.3kPa、 35 下mE21054.，2011yY 01122yY584.21minXYVL658min52121 102.30.4. YLV
10、X(2) 温 度 降 为 15C 时 5.83.04PE7.125.804.2.12min XYVL.37.2.2.min42121 101504. YLVX5-32. 下 图 为 低 浓 度 气 体 吸 收 的 几 种 流 程 ， 气 液 平 衡 关 系 服 从 亨 利 定 律 ， 试 在 Y-X图 上 定 性 地 画 出 与 各 个 流 程 相 对 应 的 平 衡 线 和 操 作 线 的 位 置 ， 并 用 图 中 表 示 浓 度 的 符 号标 明 各 操 作 线 端 点 的 坐 标 。X21 2X3X1Y1Y3 Y2（1）1 2X2X11 X12Y1Y3Y2（2）6（习题 5-32 附图
11、）YY1bbY3Y2X2 X3 X1 X(2)(1)E(2)YY1Y3Y2X2 X12 X11XE(1)Y1上 下下下下下X2X1X3Y21 2X2X3X1Y1Y21Y22（3） （4）（1）（2）7(2) (1)YY1Y211Y22X2XX1X3EYY1Y2X1 X2 X3XE上 下 5-33.用 纯 溶 剂 逆 流 吸 收 低 浓 度 气 体 中 的 溶 质 ， 溶 质 的 回 收 率 用 表 示 ， 操 作 液 气 比 为最 小 液 气 比 的 倍 。 相 平 衡 关 系 为 Y*=mX， 试 以 、 两 个 参 数 表 达 传 质 单 元 数NOG。解： mYXVL1221minin/
12、1LS22YmX（3）（4）81111XY21OGlnlSmSnN5-34.在 逆 流 操 作 的 填 料 吸 收 塔 中 ， 用 清 水 吸 收 某 低 浓 度 气 体 混 合 物 中 的 可 溶 组 分 。操 作 条 件 下 ， 该 系 统 的 平 衡 线 与 操 作 线 为 平 行 的 两 条 直 线 。 已 知 气 体 混 合 物 中 惰 性组 分 的 摩 尔 流 率 为 90kmol/m2.h， 要 求 回 收 率 达 到 90%， 气 相 总 体 积 传 质 系 数 KYa为 0.02kmol/m3.s， 求 填 料 层 高 度 。解： 1YVL推动力处处相等。122mYXY9.0
13、11OG Nm25.0.369aKVHY.1.OGZ5-35.直 径 为 800mm 的 填 料 吸 收 塔 内 装 6m 高 的 填 料 ， 每 小 时 处 理 2000m3（ 25 ，101.3kPa） 的 混 合 气 ， 混 合 气 中 含 丙 酮 5%， 塔 顶 出 口 气 体 中 含 丙 酮 0.263%（ 均 为摩 尔 分 率 ） 。 以 清 水 为 吸 收 剂 ， 每 千 克 塔 底 出 口 溶 液 中 含 丙 酮 61.2g。 在 操 作 条 件下 的 平 衡 关 系 为 Y*=2.0X， 试 根 据 以 上 测 得 的 数 据 计 算 气 相 总 体 积 传 质 系 数 KY
14、a。解：，%51y 052611y，263.0 3222 104.13. Y，2X0.165.193221064.YmXY2511 3321m 105.6104.2.0lnln Y9.75.63m1OG N7109zOGH而 h)kmol/(458243180 22VaKYOG h)kol/(05.2671.53H5-36.体 积 流 量 为 200m3/h（ 18 、 101.3kPa） 的 空 气 -氨 混 合 物 ， 用 清 水 逆 流 吸 收 其中 的 氨 ， 欲 使 氨 含 量 由 5%下 降 到 0.04%（ 均 为 体 积 百 分 数 ） 。 出 塔 氨 水 组 成 为 其 最大
15、 组 成 的 80%。 今 有 一 填 料 塔 ， 塔 径 为 0.3m， 填 料 层 高 5m， 操 作 条 件 下 的 相 平 衡关 系 为 Y*=1.44X， 问 该 塔 是 否 合 用 ？ KGa 可 用 下 式 计 算 ：KGa=0.0027m0.35W0.36 kmol/（ m3.h.kPa）m-气 体 质 量 流 速 ， kg/（ m2.h） ；W-液 体 质 量 流 速 ， kg/（ m2.h） 。解：，%51y 052611yY，04.2 420.，2X 0291568.8.111 mYX4220Y06.2.56.11103421m 10.106.ln0ln Y78353m1
16、OGN混合气体摩尔流率： h)kmol/(621078512438022混合气体平均分子量： kg/l4.9.75.M混合气体质量流速： h)/(m8.364.26.182m惰性组分摩尔流率： )kol/(9.105 21 yGV又 22YXL h)kmol/(45.20109.426.1 221 液体质量流速： w2045836kg/(mh)2 kPa)hkmol/(86.01.3628.07.7. 3500G waKh)kol/(5.893PYmaVHOG26.17.48Nz5上上所以，该塔不合适。5-37.混 合 气 中 含 0.1（ 摩 尔 分 率 ， 下 同 ） CO2， 其 余 为
17、 空 气 ， 于 20 及 2026kPa 下 在填 料 塔 中 用 清 水 逆 流 吸 收 ， 使 CO2的 浓 度 降 到 0.5%。 已 知 混 合 气 的 处 理 量 为2240m3/h（ 标 准 状 态 下 ） ， 溶 液 出 口 浓 度 为 0.0006， 亨 利 系 数 E 为 200MPa， 液 相 总体 积 传 质 系 数 KLa 为 50 m3/h， 塔 径 为 1.5m。 试 求 每 小 时 的 用 水 量 (kg/h)及 所 需 填11料 层 的 高 度 。解：，1.0.1yY 0611xX，%5.02 32 .5%3.5. 6.1706.121 XVL而 h)kmol
18、/(954785.0296L液体流量286.17t/h=/h28617.kg=1589.4kol/h4.158.78.05492 相平衡常数 7.063pEm 4111 1027.506.98. XYX53222 9.7.5m 45421m 102.1095ln10ln X203.64OLN又 h)kmol/(78513LSL aKMCaKXm24.3785.9OLHX6.Nz5-38. 有一常压吸收塔，塔截面为 0.5m2,填料层高为 3m，用清水逆流吸收混合气中的丙酮（丙酮的分子量为 58kg/kmol） 。丙酮含量为 0.05（摩尔比，下同） ，混合气中惰性气体的流量为 1120m3/h
19、(标准状态)。已知在液气比为 3 的条件下，出塔气体中丙酮含量为 0.005，操作条件下的平衡关系为 Y*=2X。试求：（1） 出塔液中丙酮的质量分率；12（2） 气相总体积传质系数 KYa(kmol/m3s)（ 3） 若填料塔填料层增高 3m,其它操作条件不变，问此吸收塔的吸收率为多大？解：（1） 1221XYYVL015.3.05/X 0468198812 .M)x(xw（2） smkolV2/07.5364.2/0S= m/(L/V)=2/3=0.667(Y1-mX2)/(Y2-mX2)=Y1/Y2=0.05/0.005=10 16.47.013.ln.01)ln( SmXYSNOGzH
20、7.6.4/3/kmol/(m3s)386.2.08.OGVaKY（3） z=3+3=6mS、H OG 不变, 32.871.06 OGHzN)1ln(2 SYSOG解得： =0.001092Y978.05.1012 5-39 在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收含氨 0.05（摩尔比）的空气氨混合气中的氨。已知混合气中空气的流量为 2000m3/h（标准状态） ，气体空塔气速为 1m/s（标准状态） ，操作条件下，平衡关系为 ，气相总体积传质系数 ，采用XY2.1* hmkolaKY3/180吸收剂用量为最小用量的 1.5 倍，要求吸收率为 98%。试求：（1）溶液出口浓度 ；1x（2）气相
21、总传质单元高度 和气相总传质单元数 ；OGHOGN13（3）若吸收剂改为含氨 0.0015（摩尔比）的水溶液，问能否达到吸收率 98%的要求，为什么？解：（1） 05.1Y01.)98.1(05.2Y2XmYX121.，0278.5.1/0.1mY 027.8.11Xx（2） 06.X01.2Y0566ln.m7.805.1OGNmH9.03624/（3） VL7.108.%4.9605.12.12max Y不可能达到 98%5-40. 在一充有 25mm 阶梯环的填料塔中，用清水吸收混合气体中的 NH3。吸收塔在 20及 101.3kPa（绝压）的条件下逆流操作，气液相平衡关系为 。已知混合
22、气流率XY752.0为 0.045kmol/m2s, NH3入塔浓度为 0.05（摩尔分率） ，吸收率为 99%，操作液气比为最小液气比的 1.5 倍，填料层高度为 8.75m，试求：（1）气相总体积传质系数 ；aKY（2）塔底截面处 NH3吸收的体积传质速率 。aNA解：（1） 21min)(XYVL74.09.752.0/14=1.50.744=1.116VL0.674152S./m由 S.)ln(. 21OG mXYN因为 X2=0 且 12YS)(S1lnOG7500.674910.674). .l又因 OGYOGNaKVHZ得 smkolaKY 3/05.7.15.8042） NAa
23、(全塔衡算，总传质速率方程)由 21XYVL19.056.1得 X1=0.0444， )(1YaKNA=0.0553(0.05-0.7520.0444)=9.1910-4kmol/m3s5-41.在 常 压 逆 流 连 续 操 作 的 吸 收 塔 中 用 清 水 吸 收 混 合 气 中 的 A 组 分 。 混 合 气 中 惰 性气 体 的 流 率 为 30kmol/h， 入 塔 时 A 组 分 的 浓 度 为 0.08（ 摩 尔 比 ） ， 要 求 吸 收 率 为87.5%， 相 平 衡 关 系 为 Y*=2X， 设 计 液 气 比 为 最 小 液 气 比 的 1.43 倍 ， 气 相 总 体
24、 积 传质 系 数 KYa=0.0186kmol/m3s ， 且 KYaV0.8， 取 塔 径 为 1m， 试 计 算 ：（ 1） 所 需 填 料 层 高 度 为 多 少 ？（ 2） 设 计 成 的 吸 收 塔 用 于 实 际 操 作 时 ， 采 用 10%吸 收 液 再 循 环 流 程 ,即LR=0.1L， 新 鲜 吸 收 剂 用 量 及 其 它 入 塔 条 件 不 变 ， 问 吸 收 率 为 多 少 ？解：15(1) s)kmol/(016.785.03622V7OGaKHY 75.18.021221min mYXVL5.7.4343.in8.052LS38.48.075.1.0ln1l2
25、1OGSmXYSN.23.4OGHz(2) 吸收液再循环此时吸收剂入口浓度：1R12 .0XLXX因为 ，V 不变，所以 不变，即 不变8.0aKYaKYaKVHYOG不变OGHzN此时 72.018.LmSSXYS2OGln72.018.07.1ln2.038.4 212.437.9XY(1)08.5由物料衡算： 2121YVXL1622121 08.5YYLVX(2) 4.03.将式(2)代入式(1) ，解之： ，0269.1X0128.Y%84.012Y5-42.含 苯 1.96%（ 体 积 ） 的 煤 气 用 平 均 摩 尔 质 量 为 260kg/kmol 的 洗 油 在 一 填 料
26、 塔 中逆 流 吸 收 ， 以 回 收 其 中 95%的 苯 ， 煤 气 流 率 为 1200kmol/h， 塔 顶 进 入 的 洗 油 中 含 苯0.5%（ 摩 尔 分 率 ） ， 洗 油 用 量 为 最 小 用 量 的 1.3 倍 ， 吸 收 塔 在 101.3kPa、 27C 下操 作 ， 此 时 平 衡 关 系 为 Y*=0.125X。 从 吸 收 塔 塔 底 引 出 的 富 油 经 加 热 后 送 入 解 吸 塔 顶 ，塔 底 通 入 水 蒸 汽 ， 使 苯 从 洗 油 中 解 吸 出 来 ， 脱 苯 后 的 洗 油 冷 却 后 送 回 吸 收 塔 塔 顶 。 水蒸 气 用 量 为
27、最 小 用 量 的 1.2 倍 ， 解 吸 塔 在 101.3kPa、 120 下 操 作 ， 气 液 平 衡 关 系为 Y*=3.16X。 求 洗 油 的 循 环 用 量 和 水 蒸 汽 用 量 （ kg/h） 。(1) 吸收塔,02.196.1yY 0512xX523.05.12.021min YVL9.3.3.in洗油用量： kg/h8.47326028.1kmol/h28.1905.19.0 VL吸收剂（洗油）出塔浓度 V,Y1V,Y2V,Y1V,Y2L,X2L,X1L,X1L,X217124.0.02159.0.2121 YLVX(2) 解吸塔 304.12.06342121min
28、YXY0.in LV水蒸汽用量： kg/h6.1254870.69kmol/h70.6928.1364.0. V5-43.用 一 填 料 层 高 度 为 3m 的 吸 收 塔 ， 从 含 氨 6%（ 体 积 分 率 ） 的 空 气 中 回 收 99%的氨 。 混 合 气 体 的 质 量 流 率 为 620kg/m2h， 吸 收 剂 为 清 水 ， 其 质 量 流 率 为900kg/m2h。 在 操 作 压 力 101.3kPa、 温 度 20C 下 ， 相 平 衡 关 系 为 Y*=0.9X。 体积 传 质 系 数 kGa 与 气 相 质 量 流 率 的 0.7 次 方 成 正 比 。 吸 收
29、 过 程 为 气 膜 控 制 ， 气 液 逆流 流 动 。 试 计 算 当 操 作 条 件 分 别 做 下 列 改 变 时 ， 填 料 层 高 度 应 如 何 改 变 才 能 保 持 原来 的 吸 收 率 ：（ 1） 操 作 压 力 增 大 一 倍 ；（ 2） 液 体 流 率 增 大 一 倍 ；（ 3） 气 体 流 率 增 大 一 倍 。解：原工况： 063811yY42 1.水的摩尔流率： h)kmol/(501892L混合气体平均分子量： M67498.kg/molh)(6122. 2V37.05.LS18594.6371.0371.0ln1l21OGSmXYSNm45.0.OGNzH(1
30、) 压力增大一倍因为 ，而1pDak pakKGyY所以压力增大一倍， 不变， 不变HO而 45.0921 mp86.SLVS405. 186.0186.ln1l2OG SmXYN425OG.Hz (2) 液体流率增大一倍，186.02SLmVSN0.气膜控制， 不变， 不变aKYHOGm46.205.4.OG z(3) 气体流率增大一倍7.2SLmVSNOG10410742108.ln.7.akK0G.YVP3.OaH19m56.024.03.3.OGVH1.78.56.NZ5-44. 在 填 料 层 高 度 为 4m 的 常 压 填 料 塔 中 ， 用 清 水 吸 收 混 合 气 中 的
31、可 溶 组 分 。 已 测 得如 下 数 据 ： 混 合 气 可 溶 组 分 入 塔 组 成 为 0.02， 排 出 吸 收 液 的 浓 度 为 0.008（ 以 上均 为 摩 尔 比 ） ， 吸 收 率 为 0.8， 并 已 知 此 吸 收 过 程 为 气 膜 控 制 ， 气 液 平 衡 关 系 为Y*=1.5X。（ 1） 计 算 该 塔 的 HOG和 NOG；（ 2） 操 作 液 气 比 为 最 小 液 气 比 的 倍 数 ；（ 3） 若 法 定 的 气 体 排 放 浓 度 必 须 0.002， 可 采 取 哪 些 可 行 的 措 施 ？ 并 任 选 其 中之 一 进 行 计 算 ， 求
32、出 需 改 变 参 数 的 具 体 数 值 ；（ 4） 定 性 画 出 改 动 前 后 的 平 衡 线 和 操 作 线 。解：(1) 04.2.8012 Y.2XVL750.mS73.275.04.27501lnlOGSmXYSNOGNzH(2) 2.1805./212*1min XmYXVL67./in(3) 可采取的措施：a.增加填料层高度不变（V 不变，气膜控制 不变）aKHYOG aKY不变75.0LmS X1 Xb Y*=1.5XYY1Y2 aY2 a b原操作线 ab新操作线 ab20715.475.02.750ln1l2OG SmXYSN80.6715.4.OG NHz%7048
33、.2b.增大用水量因为 V 不变，气膜控制，所以 不变， 不变aKYHOG又 不变，所以 也不变zNOG即 SmXYS21OGln10.l73.2试差 .0S或由 图，查得21OGmXYN27.S785L5-45. 空 气 和 CCl4混 合 气 中 含 0.05（ 摩 尔 比 ， 下 同 ） 的 CCl4， 用 煤 油 吸 收 其 中 90%的 CCl4。 混 合 气 流 率 为 150kmol 惰 气 /（ m2.h） ， 吸 收 剂 分 两 股 入 塔 ， 由 塔 顶 加 入的 一 股 CCl4组 成 为 0.004， 另 一 股 在 塔 中 一 最 佳 位 置 （ 溶 剂 组 成 与
34、塔 内 此 截 面 上 液相 组 成 相 等 ） 加 入 ， 其 组 成 为 0.014， 两 股 吸 收 剂 摩 尔 流 率 比 为 1： 1。 在 第 二 股吸 收 剂 入 口 以 上 塔 内 的 液 气 比 为 0.5， 气 相 总 传 质 单 元 高 度 为 1m， 在 操 作 条 件 下相 平 衡 关 系 为 Y*=0.5X， 吸 收 过 程 可 视 为 气 膜 控 制 。 试 求 ：（ 1） 第 二 股 煤 油 的 最 佳 入 塔 位 置 及 填 料 层 总 高 度 ；（ 2） 若 将 两 股 煤 油 混 合 后 从 塔 顶 加 入 ， 为 保 持 回 收 率 不 变 ， 所 需
35、填 料 层 高 度 为 多少 ？（ 3） 示 意 绘 出 上 述 两 种 情 况 下 的 操 作 线 ， 并 说 明 由 此 可 得 出 什 么 结 论 ？解：(1) 05.1YX1 X1 X b Y*=1.5XY Y1Y2 aY2 ab原操作线 ab新操作线 ab2105.1.012Y在上半段进行物料衡算： 2ii XLV因为最佳位置进入，所以 014.i01.5.21i12i Y03405.mXVL5.013.2Y67.10.5miOG上上上N1上H67.1OG上上上z在下半段进行物料衡算： 2i1XLYV054.1.0.5.0i X354.011mY3i098202ln.m上 73.4.
36、15i1OG上上YN气膜控制，V 不变， 不变，所以 不变aKHOGm073.4.1上z 4.5.6.上上(2) 当两股吸收剂混合进料时 09.24.01.2X出口： 054.9.05.5.211 XYLV90.22 m311V，Y2V，Y1L，X1L1，X 21L2，X 22Y1YiY2X21 X2 X22 X1Y*=mX22058023ln.mY63.7.51OGN637Hz（3）见图。由此可见，吸收剂混合后进塔，操作线靠近平衡线，传质推动力下降，故所需填料层高度较高。不同浓度的两股吸收剂之间混合与分离的目的是背道而驰的，混合过程降低了吸收过程的推动力，对吸收分离是不利的，增加吸收塔高。5
37、-46. 逆 流 吸 收 -解 吸 系 统 ， 两 塔 的 填 料 层 高 度 相 同 。 已 知 吸 收 塔 入 塔 的 气 体 组 成 为0.0196， 要 求 回 收 率 为 95%， 入 塔 液 体 组 成 为 0.006（ 均 为 摩 尔 分 率 ） 。 操 作 条 件 下吸 收 系 统 的 气 液 平 衡 关 系 为 Y*=0.125X， 液 气 比 为 最 小 液 气 比 的 1.4 倍 ， 气 相 总 传 质单 元 高 度 为 0.5m； 解 吸 系 统 用 过 热 蒸 汽 吹 脱 吸 收 液 中 的 溶 质 ， 其 气 液 平 衡 关 系 为Y*=2.5X， 汽 液 比 为
38、0.4， 试 求 ：（ 1） 吸 收 塔 出 塔 液 体 组 成 ；（ 2） 吸 收 塔 的 填 料 层 高 度 ；（ 3） 解 吸 塔 的 气 相 总 传 质 单 元 高 度 ；（ 4） 欲 将 吸 收 塔 的 回 收 率 提 高 到 96%， 应 采 取 哪 些 措 施 ？ （ 定 性 分 析 ）解： (1) ,02.196.1yY 0612xX.523406.121minXYVL1728.34.4.minL由全塔物料衡算： 21YVX16.0.02178.06.21 YLVX(2) 计算 z 32522 mY 51123321m 1078.03.5.lnln YY6.7813m1OG.N
39、填料层高度： m.5.0OGNHz(3) 解吸塔物料衡算： 2121YVXL275.0604 Y15.6.522m0.27011 YX05.m3.18.271OGYN吸收塔与解吸塔填料层高度相同。 m29.03.185OGzH（4） 1）增大吸收塔内的液气比, 2）降低吸收剂浓度。246-31某二元混合物蒸汽，其中轻、重组分的摩尔分数分别为 0.75 和 0.25，在总压为 300kPa条件下被冷凝至 40，所得的汽、液两相达到平衡。求其汽相摩尔数和液相摩尔数之比。已知轻、重组分在 40时的蒸汽压分别为 370kPa 和 120kPa。解：两相中， 720.130B0Apx 8.0372.0A
40、xpy设汽相摩尔量为 V，液相摩尔量为 L，总量为 F，则VLxVy由以上两式可得： 217.05.8.07FxyL事实上，汽液平衡体系中，两相的摩尔量比值服从杆杠定律。6-32 苯和甲苯组成的理想溶液送入精馏塔中进行分离，进料状态为汽液共存，其两相组成分别如下： ， 。用于计算苯和甲苯的蒸汽压方程如下：507.Fx7201.Fy8.3.6lgAtp 5.2193408.6lgBtp其中压强的单位为Pa，温度的单位为。试求：（1）该进料中两组份的相对挥发度为多少？（2）进料的压强和温度各是多少？（提示：设进料温度为92）解：（1）混合物中两组分的相对挥发度： 49.2507.172.01Fxy
41、（2）设进料温度为 92，则 16.280931.6lg0Ap kPa38.40Ap7.548.lB.57B由此求得体系的相对挥发度为： 496.283.10BAp其值与（1）中所求相对挥发度足够接近，故可认为进料温度为 92。25体系总压为： kPa7.105.83.750.3814F0BFA xpx6-33 一连续精馏塔分离二元理想混合溶液，已知某层塔板上的气、液相组成分别为 0.83和 0.70，与之相邻的上层塔板的液相组成为 0.77，而与之相邻的下层塔板的气相组成为0.78（以上均为轻组分 A 的摩尔分数，下同） 。塔顶为泡点回流。进料为饱和液体，其组成为 0.46，塔顶与塔底产量之
42、比为 2/3。试求：（1）精馏段操作线方程；（2）提馏段操作线方程。解： （1）精馏段操作线方程： 1Dn1nRxy将该板和上层板的汽液相组成代入有： (a)7.083.再将该板和下层板的汽液相组成代入有： (b)1 Dx联解（a） 、 （b）两式可得： ，5.2R98.0Dx则精馏段的操作线方程为： .714.y（2）提馏段操作线方程： WLxm， ， （泡点进料） ，代入上式可得：qFL WD1qDxy1(c)Wmm1/RRFDWx46.09832x可得 。13.0Wx将有关数据代入式(c)可得提馏段操作线方程为： 048.29.1xy6-34 如图所示，用精馏塔分离二元混合物，塔顶有一分
43、凝器和一个全凝器。分凝器引出的液相作为回流液，引出的气相进入全凝器，全凝器引出的饱和液相作为塔顶产品。泡点进料，进料量为 180kmol/h，其组成为 0.48(轻组分的摩尔分数，下同)。两组分的相对挥发度为 2.5 ，回流比为 2.0。要求塔顶产品浓度为 0.95，塔底产品浓度为 0.06，求（1）分凝器和全凝器的热负荷分别是多少？（2）再沸器的热负荷是多少？y1 y0xDx026（3）理论上再沸器的最低热负荷是多少？已知塔顶蒸汽冷凝相变焓为 22100kJ/kmol，塔底液体汽化相变焓为 24200 kJ/kmol习题 6-34 附图解：求冷凝器和再沸器的热负荷，首先求出两者中的冷凝量和汽
44、化量。（1）全凝器冷凝量 kmol/h94.806.95418WDFx全凝器热负荷： J/h.2094.8rQ分凝器冷凝量： kol.16.RL分凝器热负荷： J/ml075.329. 6r（认为分凝器中的蒸汽和全凝器中的蒸汽冷凝潜热近似相等）（2）再沸器蒸发量： kol/h82.549.0311 DRVFqV再沸器热负荷： kJ/h7.62408.5BrQ（3）在产品产量和纯度要求一定的情况下，再沸器的热负荷取决于回流比 R。R 越小则热负荷越小。所以，再沸器的最小热负荷与最小回流比对应。饱和液体进料，最小回流比可计算如下： 16.48.01952.95.211FDmin xRkmol/h7
45、.34.86.mini RVJ10.27.13 6iiB, rQ6-35 某二元连续精馏塔，操作回流比为 2.8，操作条件下体系平均相对挥发度为 2.45。原料液泡点进料，塔顶采用全凝器，泡点回流，塔釜采用间接蒸汽加热。原料液、塔顶馏出液、塔釜采出液浓度分别为 0.5、0.95、0.05（均为易挥发组分的摩尔分数）试求：（1）精馏段操作线方程；（2）由塔顶向下数第二板和第三板之间的汽、液相组成；（3）提馏段操作方程；（4）由塔底向上数第二和第三块板之间的汽、液相组成。解：（1）精馏段操作线方程： 18.2950.1DxRxy 25.073.xy（2）由相平衡方程 可得：xy1y2795.0D1xy86.0145.2.1yx032.73.12 792.2 834.025.73.0xy（3）提馏段操作线方程推导：
