吸收習(xí)題答案---文本資料

1、5.5習(xí)題精選5-1當(dāng)壓力不變時(shí),溫度提升1倍,溶質(zhì)在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)提升2.83倍;假設(shè)某液相 黏度隨溫度變化很小,絕對(duì)溫度降低1倍,那么溶質(zhì)在該液相中的擴(kuò)散系數(shù)降低丄倍.5-2等分子反向擴(kuò)散適合于描述精懈過(guò)程;單向擴(kuò)散適合描述吸收和解吸過(guò)程.5-3雙組份理想氣體進(jìn)行單向擴(kuò)散.當(dāng)總壓增加時(shí),假設(shè)維持溶質(zhì)A在氣相各局部分壓不變, 傳質(zhì)速率將減少：溫度提升,那么傳質(zhì)速率將 增加：氣相惰性組分摩爾分率減少,那么 傳質(zhì)速率將增加.5-4常壓、25°C低濃度的氨水溶液,假設(shè)氨水濃度和壓力不變,而氨水溫度提升,那么亨利系數(shù) E增加,溶解度系數(shù)H減小,相平衡常數(shù)m增加,對(duì)吸收過(guò)程不利.5-5常壓

2、、25°C低濃度的氨水溶液,假設(shè)氨水上方總壓增加,那么亨利系數(shù)F不變,溶解度系 數(shù)H不變,相平衡常數(shù)m減少,對(duì)解吸過(guò)程不利.5-6常壓、25°C密閉容器內(nèi)裝有低濃度的氨水溶液,假設(shè)向其中通入氮?dú)?那么亨利系數(shù)E不變, 溶解度系數(shù)H不變,相平衡常數(shù)m減少,氣相平衡分壓不變.5-7含5% 體枳分率二氧化碳的空氣一二氧化碳混合氣,在壓力為101. 3kPa,溫度為25°C 下,與濃度為1. lX10_3kmol/m3的二氧化碳水溶液接觸,相平衡常數(shù)m為1641,那么CO： 從氣相向液轉(zhuǎn)移,以液相摩爾分率表示的傳質(zhì)總推動(dòng)力為1.07X10-'.5-8填料吸收塔內(nèi),

3、用清水逆流吸收混合氣體中的溶質(zhì)A,操作條件下體系的相平衡常數(shù)m 為3,進(jìn)塔氣體濃度為0. 05 摩爾比,當(dāng)操作液氣比為4時(shí),出塔氣體的極限濃度為； 當(dāng)操作液氣比為2時(shí),出塔液體的極限濃度為0. 0167.5-9難溶氣體的吸收過(guò)程屬于液膜 限制過(guò)程,傳質(zhì)總阻力主要集中在 液膜 側(cè),提升 吸收速率的有效舉措是提升相流體的流速和湍動(dòng)程度.5-10在填料塔內(nèi)用清水吸收混合氣體中的NH3,發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)因故障輸出混合氣體的流量減少, 這時(shí)氣相總傳質(zhì)阻力將增加；假設(shè)因故清水泵送水量下降,那么氣相總傳質(zhì)單元數(shù)住 變.5-11低濃度逆流吸收塔中,假設(shè)吸收過(guò)程為氣膜限制過(guò)程,同比例增加液氣量,其他條件不 變,那么忠增

4、加,AYm增加,出塔液體X,下降,出塔氣體Y：增加,吸收率工 降_.5-12采用逆流填料吸收塔吸收某溶質(zhì),當(dāng)要求液體含量不低于某一數(shù)值,且工藝對(duì)吸收劑 用量有一定的限制,結(jié)果填料未能得到充分潤(rùn)濕時(shí),總傳質(zhì)系數(shù)降低,工業(yè)上通常采用 吸收液再循壞 流程提升填料的潤(rùn)濕率,當(dāng)總傳質(zhì)系數(shù)提升程度人于傳質(zhì)推動(dòng)力降低程度時(shí),此操作對(duì)吸收過(guò)程是有利的.5-13溶質(zhì)A的摩爾比X=0. 2的溶液與總壓為2atm,乙二0. 15 摩爾比的氣體接觸,此條件 卞的平衡關(guān)系為p；二1.2Xxatm.那么此時(shí)將發(fā)生 吸收過(guò)程;用氣相組成表示的總傳 質(zhì)推動(dòng)力4Y二0.03 :假設(shè)系統(tǒng)溫度略有提升,那么Z1Y將降低；假設(shè)系統(tǒng)總

5、壓略有增 加,那么4Y將增加.5-14在吸收塔設(shè)計(jì)中,傳質(zhì)單元高度的人小反映了吸收塔設(shè)備效能的上下:傳質(zhì)單元數(shù)反映了吸收過(guò)程的難易程度.5-15在一逆流吸收塔內(nèi),填料層高度無(wú)窮大,當(dāng)操作液氣比丄m時(shí),氣液兩相在 塔頂 達(dá)V到平衡；當(dāng)操作液氣比時(shí),氣液兩相在 塔底 到達(dá)平衡；當(dāng)操作液氣比g=m 時(shí),氣液兩相在全塔各截面到達(dá)平衡.5-16用清水吸收空氣一NHs中的氨氣通常被認(rèn)為是氣臉限制的吸收過(guò)程,當(dāng)其它條件不 變,進(jìn)入吸收塔清水流量增加,那么出丨I氣體中氨的濃度減少,出丨I液中氨的濃度J咸 少,溶質(zhì)回收率增人.5-17在常壓低濃度溶質(zhì)的氣液平衡體系中,當(dāng)溫度和壓力不變時(shí),液相中溶質(zhì)濃度增加, 溶

6、解度系數(shù)H 不變,亨利系數(shù)E不變.5-18對(duì)于易溶氣體的吸收過(guò)程,氣相一側(cè)的界面濃度K接近于 尸液相主體濃度平衡 的摩爾比,而液相一側(cè)的界面濃度凡接近于 X液相主體濃度.5-19解吸過(guò)程中,解吸塔某截面的氣相溶質(zhì)分壓小于液相濃度的平衡分壓,解吸操作 線總在平衡線的下方 .5-20吸收因數(shù)可表示為 A=L/ Vm,它在X-Y圖的幾何意義是 吸收操作線斜率與 平衡線斜率之比.5-21當(dāng)減少吸收劑用量,匕、Y：和左不變,那么傳質(zhì)推動(dòng)力減少,操作線將靠近 平 衡線,吸收塔設(shè)備費(fèi)用將增加 .5-22 一定操作條件卞的填料吸收塔,假設(shè)增加填料層高度,那么傳質(zhì)單元高度Hg將不變, 傳質(zhì)單元數(shù)Noc將增加 .

7、5-23在填料吸收塔設(shè)計(jì)過(guò)程中,假設(shè)操作液氣比=那么全塔平均吸收推動(dòng)力為VI V丿皿山0,填料層高度無(wú)窮大 .5-24.傳質(zhì)單元數(shù)與別離要求、平衡關(guān)系、操作液氣比有關(guān).5-25.最大吸收率耳逕與液氣比、液體入塔濃度、相平衡常數(shù)有關(guān).5-26.在25°C下,用CO?濃度為0. 01kmol/ms和0. 05kmol/m3的C0,水溶液分別與CO： 分壓為50. 65kPa的混合氣接觸,操作條件下相平衡關(guān)系為二1.66X10kPa,試說(shuō) 明上述兩種情況下的傳質(zhì)方向,并用氣相分壓差和液相摩爾濃度差分別表示兩種情況 下的傳質(zhì)推動(dòng)力.M解：x =- = 0.01 x 18 /1000 = 1.

8、8x 10-4Pspf二1. 66X1O5X1. 8X 10=29. 9 kPa燦二50. 65 kPa> p：所以傳質(zhì)方向?yàn)槿苜|(zhì)由氣相到液相吸收過(guò)程以氣相分壓差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力為ApA = pA - p = 50.65 -29.9 = 20.8kPa與CO,分壓為50. 65kPa的氣相呈相平衡的液相摩爾濃度=1000 X 50.65 _0 017klwl/m 3 18 x 1.66xl05以液相摩爾濃度差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力為Aca = c； 一 = 0.017 - 0.01 = 0.007 kmol/m3x' = c a = 0.05x18/1000 =9.0xl0-4Ps尸二

9、 1. 66X10*9. OX IO"二 149. 4 kPa燦二50. 65 kPa< a*所以傳質(zhì)方向?yàn)槿苜|(zhì)由液相到氣相解吸過(guò)程以氣相分壓差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力為心=149.4-50.65 = 98.8kPa以液相摩爾濃度差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力為Aca = Ca - c； = 0.05 - 0.017 = 0.033 kmoVm35-27.在一填料塔內(nèi)用清水逆流吸收某二元混合氣體中的溶質(zhì)Ao進(jìn)塔氣體中溶質(zhì)的濃 度為0.03 摩爾比,下同,出塔液體濃度為0. 0003,總壓為lOlkPa,溫度為40°C ,問(wèn)：1壓力不變,溫度降為20°C時(shí),塔底推動(dòng)力¥

10、-¥*變?yōu)樵瓉?lái)的多少倍？2溫度不變,壓力到達(dá)202 kPa,塔底推動(dòng)力Y-于變?yōu)樵瓉?lái)的多少倍？：總壓為lOlkPa,溫度為40°C時(shí),物系氣液相平衡關(guān)系為Y*=50Xo總壓為lOlkPa, 溫度為20°C時(shí),物系氣液相平衡關(guān)系為工二20X.解： 總壓為lOlkPa,溫度為40°C時(shí)y* =/nX = 50x3xl0 =0.015所以(Y y*)i = 0.03 - 0.015 = 0.015(1)壓力不變,溫度降為20 C時(shí)y* = /Z7'X = 20x3x10 =0.006所以(y 廠 1 = 0.03 0.006 = 0.024= 1.6

11、倍(rr)2 _ 0.024(Y-門(mén)0.015(2)壓力到達(dá)202 kPa,溫度為40 Cmr50=25Y" =mX =25x3x10=0.0075所以(Y 一 廠=0.03 - 0.0075 = 0.0225=15倍(r-r#)20.0225(丫-心0.0155-28在一填料塔中進(jìn)行吸收操作,原操作條件下,kYa=kva=0. 026kmol/m3. s,液相體積傳質(zhì)系數(shù)kg試分別對(duì)m二0.1及m二5.0兩種情況,計(jì)算當(dāng)液體流量增加一倍時(shí),總傳質(zhì)阻力減少的百分?jǐn)?shù).解：(1) m = 0.1 Rj*丄= + !=丄一 + =423.08(m3 s)/kii»l Kxa kx

12、a mkya 0.0260. lx 0.026Lf = 2L 時(shí)(Lf0.66kxa = 2Q66x 0.026 = 0.041 lkinol/(m3 s)Pr Pr盅二詁n+扁而=他曲 s圖所以,阻力減少:Kxa K；ci 423.08-408.95°1423.08(2) m = 5 時(shí)=+ - = -一 += 46.15(m3 s/kmolKxa kx ci mka 0.0265 x 0.026Lf = 2L 時(shí)a = 2°66 x 0.026 = 0.041 lkinol/(m3 s)=丄 + = 一-一 + -一 = 32.02(m3 s)/kmolK xa kxa

13、 fnkYa 0.0411 5x0.026所以,阻力減少：11Kx. Kx a1KE5-29用清水在填料吸收塔中逆流吸收含有溶質(zhì)A的氣體混合物.進(jìn)塔氣體濃度為0. 05 摩爾分率,在操作條件下相平衡關(guān)系為Y丄5X,試分別計(jì)算液氣比為6、5和4時(shí),出塔氣體的極限濃度和液體出I I濃度.解1# = 6加,當(dāng)填料層高度為無(wú)窮時(shí),操作線"與平衡線交于塔頂. 丫 ,min =謳 2 = °其中“十鴿皿26由物料衡算:-丫®)X1 =2 = 0.008862 £ = 5 =川,操作線動(dòng)與平衡線重疊.max卜45操作線訕與平衡線交于塔底.4亠警臨.5由物料衡算： =

14、-(-)=0.0526-4x0.0105 = 0.01065-30.在填料塔中用清水吸收混合氣體中的溶質(zhì),混合氣中溶質(zhì)的初始組成為0. 05(摩爾分率),操作液氣比為3,在操作條件下,相平衡關(guān)系為r=5X,通過(guò)計(jì)算比擬逆流 和并流吸收操作時(shí)溶質(zhì)的最人吸收率. 解：(1)逆流時(shí)4 = 2 = 0052611 兒 1 0.05在塔底達(dá)平衡m0.05265= 0.01050.0526-3x0.0105 = 0.0211= 60%人 0.0211=1-K 0.0526(2)并流時(shí)在塔底達(dá)平衡,K=5XL(x1-x2)=v(y2-r1)厶仔.-.=11x0.0526=0.03290.03290.0526

15、= 37.5%逆流時(shí)溶質(zhì)吸收率高5-31.在101.3kPa、35°C的操作條件下,在吸收塔中用清水逆流吸收混合氣中的溶質(zhì) A,欲將溶質(zhì)A的濃度由0.02 (摩爾分率,下同)降至0.001,該系統(tǒng)符合亨利定 律,操作條件下的亨利系數(shù)為5.52 10'kPao假設(shè)操作時(shí)吸收劑用量為最小用量的 12倍,(1) 試計(jì)算操作液氣比L/V及出塔液相組成X】.(2) 其它條件不變,操作溫度降為15°C,此時(shí)亨利系數(shù)為1.210'kPa,定量計(jì)算L/V及X如何變化.解：(1) 101. 3kPa. 35°C 下E 5.52 xlO4 m = = S4SY _ 0

16、0211 兒 1 0.02=0.0204 , K = 一1一兒0.001=1-0.001=0.0010.0204-0.0010204= 518(1)545L(L- = 1.2 =1.2x518 =622VI V r /mm.-.x1 = x2 + (r1-y2)=0.0204-0.001622= 3.12xl0"5(2) 溫度降為15 C時(shí)0.0204-0.0010.0204= 112.7E1.2x10“m =P=-118.51013118.5- =1.2x112.7 = 135.2/.x1 = x,+-(r1-yj= o.o2O4-o.ooi = L4xl0-41- L 1 J 1

17、35.25-32. F圖為低濃度氣體吸收的幾種流程,氣液平衡關(guān)系服從亨利定律,試在Y-X圖上定性地畫(huà)出與各個(gè)流程相對(duì)應(yīng)的平衡線和操作線的位置,并用圖中表示濃度的符號(hào)標(biāo)明各操作線端點(diǎn)的坐標(biāo).(2)x2X1(4)(3)(習(xí)題532附圖)(1)(2)Y(3)(4)5-33用純?nèi)軇┠媪魑盏蜐舛葰怏w中的溶質(zhì),溶質(zhì)的回收率用 表示,操作液氣比為最小液氣比的 倍.相平衡關(guān)系為YmX,試以、 兩個(gè)參數(shù)表達(dá)傳質(zhì)單元數(shù)解:T 1必-S)芒1士011- 05-34在逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收某低濃度氣體混合物中的可溶組分.操作條件下,該系統(tǒng)的平衡線與操作線為平行的兩條直線.氣體混合物中惰性組分的摩爾流率為

18、90kmol/m2.h,要求回收率到達(dá)90%,氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Ka為0. 02kmol/m3. s,求填料層高度. 解： Y2 =(1-/XLT = mV推動(dòng)力處處相等.=ay2 = y2 一 mx? =y2= (1-7Xn(1-必n _ 0.9(1-必_可_序Z = Ng x Hoq = 9x1.25 = 11.25m5-35直徑為800mm的填料吸收塔內(nèi)裝6m高的填料,每小時(shí)處理2000m3 25°C,101. 3kPa的混合氣,混合氣中含丙酮5%,塔頂出I I氣體中含丙酮0.263% 均為摩爾分率.以清水為吸收劑,每千克塔底出丨丨溶液中含丙酮61.2go在操作條件下的平衡關(guān)系

19、為r=2.0X,試根據(jù)以上測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kvao心 “Fr 篇兒皿63%,丫廠占卷號(hào)才2.64曲61.2/=W00<2 = 0020218=Y2-niX2 =y2 =2.64xl0-3X = X 一噸=0.0526 -2x0.0202 = 0.01220.0122 - 2.64xW3=6.25 x IO-30.0526-2.64xl0"36.25x10'= 7.99=0.751ml 2000x101.3x(1-0.05)而 V =J = 134.74kinol/(nr - h)8.314x298x0.785x0.8-vHg =-KvaKYa = 206

20、.05knx)l/(m 3 -li)H qq0.7515-36體積流量為200m7h (18°C、101.3kPa)的空氣-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% (均為體積百分?jǐn)?shù)).出塔氨水組成為其最 大組成的80紀(jì)今有一填料塔,塔徑為0.3m,填料層高5m,操作條件下的相平衡關(guān) 系為r=1.44X問(wèn)該塔是否合用？ Kg可用卞式計(jì)算：KGa=O. 0027m° 35W° 36 kmol/ (m'.h.kPa)m氣體質(zhì)量流速,kg/ (nT.h);W 液體質(zhì)量流速,kg/ (m h)o解：比=5%,7僥g兒=0.04%, Y

21、2 =0.04% = 4xlQ-4°, X1=0.8X； =0.80.8x2 = 0.02925 =Y2-hiX2 = 4x107AYl=Yl-rnXl = 0.0526 -1.44x0.0292 = 0.0106axm0.0106 -4xl0"4 _4oi°%xlo-r3.11X10'3:.NOG0.0526-4x1()73.11X10"3-= 16.78混合氣體摩爾流率:= 118.62kiix)V(m2-h)200 x101.38.314x(273 +18)x0.785 x0.32混合氣體平均分子量:M = 0.05 xl7 + 0.95

22、x29 = 28.4kg/kinol混合氣體質(zhì)量流速：m = 118.62x28.4 = 3368 .8炬伽2 h惰性組分摩爾流率：V = G(l-y1)=ll8.62x(1 0.05)= 112.69kmol/(m2 h)又 L(x1-x2)=v(y1-y2) 厶= 112.690.0526-4x1()70.0292=201.45kinol/(nr h)液體質(zhì)量流速:w= 201.45 x 18 = 3626.1kg/(m2 h)= 0.0027/h° 35vr°36 =0.0027x3368.8° 353626.1°36 =0.886kinoV(m3

23、 h kPa).Kya = K°a尸= 8975kmol/(n? h)112,6989.75=1.26/?：乙=H gNg = 1-26x16.78= 21.14m所以,該塔不適宜.5-37混合氣中含01 摩爾分率,下同CO：,其余為空氣,于20°C及2026kPa下在填料塔中用清水逆流吸收,使C0：的濃度降到05%°己知混合氣的處理量為2240m7h標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,溶液出口濃度為0.0006,亨利系數(shù)E為200MPa,液相總體積傳質(zhì) 系數(shù)Kia為50 m'/h,塔徑為1.5m.試求每小時(shí)的用水量kg/h及所需填料層的高 度.解:L Y,-Y20.111-5.

24、03 x IO'3 X"=1 / o.oV X,-X20.0006而 W =2240(0.1)= 50.96kinoV(nr h)0.785x1.5-x22.4L = 176.6x 50.96 = 8999 54knx)l/(m 2 h)液體流量L = 8999.54x0.785x1.5- = 15895.4kmo"h= 15895.4x18 = 286117.2kgh = 286.117t/h相平衡常數(shù)", = £= 200x103 =9&7p 2026AX,十弓一 3 靂-0.0()()6=5.247xK)7AX, = X_X, 丄X

25、, = 5x10 3 =5 097 x10卡- m -98.732獷 7097xE =2.032x10"5.247xl0y/5.097X10'5N°l = X1%2 = 2.95AXm 2.032X10'4又K“CK嚴(yán)伶=罟“ 277皿曲小口L 8999.54Hnl = 3.24mKxaQ 2778z = olol = 3.24x2.95 = 9.56m5-38有一常壓吸收塔,塔截面為0.5111-,填料層高為3m用清水逆流吸收混合氣中的丙酮丙酮的分子量為58kg/kmol.丙酮含量為0.05 摩爾比,下同,混合氣中惰性氣體的流量為1120m3/h標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài).

26、在液氣比為3的條件下,出塔氣體中丙酮含量為0.005,操作條件下的平衡關(guān)系為廠=2X.試求：1出塔液中丙酮的質(zhì)量分率；2氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)KYakinol/m3 s3假設(shè)填料塔填料層增高3m,其它操作條件不變,問(wèn)此吸收塔的吸收率為多人?解:(1)L _嶺一與_嶺一與V X1-X2XK-r,0.05-0.005 c 1_-0.015L/V3“M】0.015x58“尺w = 0.0468x1M1 + (l-x1 )M258x0.015 + 0.985 xl8(2)V = 1120/(22.4x3600x0.5) = 0.0218km ol / m2sS=m/(L/V)=2/3=0667(YmXJ/

27、(Y2mXJ=Yi/Yj=005/0005=10Ng- 1 ln(l-S)+s1ln0.333xl0+0.667-4.16G 1-SY2-mX20.333Hog =乙 / N og =3/416 = 0.72 bnKya = V/HOQ =0.0278/0.72 = 0.0386 kinol/(m3 s)(3)z =3+3=6mS、Hog 不變, Nog= = %721=8,32 H OG二厶ln(l S)2 + Si-sy2解得:Y； =0.001090.05-0.00109 = 0.978 Y；0.055-39.在逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收含氨0.05 摩爾比的空氣一氨混合氣中的氨

28、.混合氣中空氣的流量為2000nP/h標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),氣體空塔氣速為lm/s 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài), 操作條件下,平衡關(guān)系為K*=1.2X,氣相總體枳傳質(zhì)系數(shù)Kya = lS0kmol/mh,采用吸收劑 用量為最小用量的1.5倍,要求吸收率為98%.試求：1溶液出丨I濃度X】；2 氣相總傳質(zhì)單元高度Hog和氣相總傳質(zhì)單元數(shù)N ；3假設(shè)吸收劑改為含氨0.0015 摩爾比的水溶液,問(wèn)能否到達(dá)吸收率98%的要求,為什么？解:(1) Y = 0.05y2 =0.05(1-0.98) = 0.001X2 =0."J"X§X廠旦二11.5m=0.05/1.2 _ 0 0278 x = “I =

29、 002,S _ q q2701.51+X1+0.0278(2)嶺=嶺一加 = 0.05-1.2x0.0278= 0.0166AKn =0.0010.0166-0.001= 0.0056 f 0.0166In0.001=0.05-0.001 = 8750.0056施廠2000；葺"珈!80x222L3600x1(3)L 0.0001 = 1 76>/w0.0278二 7max=0.05-10.0015 = 964%0.05(1) 不可能到達(dá)98%5-40在一充有25mm階梯環(huán)的填料塔中,用清水吸收混合氣體中的NH5o吸收塔在20°C及1013kPa 絕壓的條件下逆流操

30、作,氣液相平衡關(guān)系為X* =0.752% o混合氣流率 為0.045kinol/m-s, NH3入塔濃度為0.05 摩爾分率,吸收率為99%,操作液氣比為最小 液氣比的1.5倍,填料層高度為&75m,試求：1氣相總體枳傳質(zhì)系數(shù)Km ；2塔底截面處NH$吸收的體積傳質(zhì)速率°解:(七/mmx；-x=一 YJm=mi= 0.752x0.99 = 0.744-=1.5X0.744=1.116V由 = 4麗噸-0.674)由于X2=0且21=_L叮1-1% =占皿T擊+S=d,uK1-°-674)= 10.75歸 W74v又因f顧VKy.= OGZL=°.蘭xl07

31、5 = 0.0553kmol/s 8.752)Na3全塔衡算,總傳質(zhì)速率方程L _ h" 廠 X-X)1 116嶺 一Z _嶺0.05x0.99'一-_一兀得 Xi=00444,=0.05530.05-0.752 X 0.0444=9.19X1 OkinoLin3 s5-41.在常壓逆流連續(xù)操作的吸收塔中用清水吸收混合氣中的A組分.混合氣中惰性 氣體的流率為30kmol/h,入塔時(shí)A組分的濃度為0.08 摩爾比,要求吸收率為87.5%,相平衡關(guān)系為Y*=2X,設(shè)計(jì)液氣比為最小液氣比的1.43倍,氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)K、a二0. 0186kmol/ms ,且K、a V°

32、 %取塔徑為lm,試計(jì)算：1所需填料層高度為多少？2設(shè)計(jì)成的吸收塔用于實(shí)際操作時(shí),采用10$吸收液再循環(huán)流程,即Lr二0. 1L,新鮮吸收劑用量及其它入塔條件不變,問(wèn)吸收率為多少？解：1V = 0.010Qcniol/m2 s3600x0.785x12J=a£106 = 057mKYa 0.0186=-= mrj = 2x0.875= 1.75 mm X-Xj ri/" /m住) = 1.4 哇)=1.43x1.75=2.50Noo=t?In (l-S)叫Y. 一 mX、需1-0 8l-0.875 + 0,8= 4.38/. z = H gNg = 0.57x4.38= 2

33、.50m(2) 吸收液再循壞 此時(shí)吸收劑入I I濃度：v-空？+LrX； 0.1X；1 v L+Lr1.111由于KYa V不變,所以Km不變,即HOQ= 不變KyciOG=不變Hog此時(shí)SV巴=以=空= 0.727L9 1.1L1.1Yl-mX2Y； 一 mX；0.08- X11+ 0.7272 0.08- X.9.437=(1)9437Y；-l534X；=008由物料衡算：Lx；-x2=vy1-y2,心 + 井 - K )=圭(0 08-X)X； =0.032- 0.4%將式代入式1,解之：X； =0.0269, y； =0.012800%=1-=84%5-42含苯1.96% 體積的煤氣用

34、平均摩爾質(zhì)量為260kg/kmol的洗油在一填料塔中 逆流吸收,以回收其中95%的苯,煤氣流率為1200kmol/h,塔頂進(jìn)入的洗油中含苯 0. 5% 摩爾分率,洗油用量為最小用量的1. 3倍,吸收塔在101.3kPa. 27 C下 操作,此時(shí)平衡關(guān)系為Y*=0. 125Xo從吸收塔塔底引出的富油經(jīng)加熱后送入解吸塔 頂,塔底通入水蒸汽,使苯從洗油中解吸出來(lái),脫苯后的洗油冷卻后送回吸收塔塔 頂.水蒸氣用量為最小用量的1.2倍,解吸塔在101.3kPa、120°C下操作,氣液平 衡關(guān)系為Y#=3. 16Xo求洗油的循環(huán)用量和水蒸汽用量kg/hoWi L.X1(1)吸收塔Y, =-= 00

35、196 =0.02,X, =-= °00：)=0.005 1一兒 1-0.0196 l-x2 1-0.005Y2 =(1 一“比=(1-0.95)x0.02 = 0.001min一 =13 一 =1.3x0.123=0.1593丿3丿min洗油用量：L = 0.159V = 0.159x1200= 191.28kiiioLh= 191.28x260= 497328kg/h 吸收劑(洗油)出塔濃度33汕""°°5+歯0.02-0.00T24解吸塔廠一人 加X(jué) -3.16x0.124-0M =匕*2 = »-0 = 0.124-0.005

36、 “304v )min(9、= 1.2x0.304=0.364VL水蒸汽用量:y' =0.364L = 0.364x191.28= 69.70kmoLh= 69.70x18 = 1254.6kgh5-43.用一填料層高度為3m的吸收塔,從含氨6% 體枳分率的空氣中回收99%的氨. 混合氣體的質(zhì)量流率為620kg/m： h,吸收劑為清水,其質(zhì)量流率為900kg/m2h. 在操作壓力101. 3kPa、溫度20 C下,相平衡關(guān)系為Y*=0. 9X.體積傳質(zhì)系數(shù)kca 與氣相質(zhì)量流率的0.7次方成正比.吸收過(guò)程為氣膜限制,氣液逆流流動(dòng).試計(jì) 算當(dāng)操作條件分別做以下改變時(shí),填料層高度應(yīng)如何改變

37、才能保持原來(lái)的吸收率：1操作壓力增大一倍；2液體流率增大一倍；3氣體流率增大一倍.解：原工況：亠=丄色“063811 兒 1-0.06r2 =(1-77X =0.01x0.0638 =6.38xl0'4水的摩爾流率：900.L = 50kiiiol/(nr - h)混合氣體平均分子量：M = 0.06 x 174- 0.94 x 29 = 28.28kg / kmolV = (1-0.06)= 20.6 lkiiioV(nf -h)5 = =0.9x20.61=037150Ng匕主+ sYy-mX,j ,37ln(l_0.371)xl00+0.3716.594Hg =N°g(

38、1) 壓力增大一倍由于x D x 9 而 KyQ a kya = kGa p所以壓力增大一倍,Kyd不變,Hg不變ifi mf = m =丄x 0.9 = 0.45P 2Sf = =丄 5 = 0.186L 2N OG =Yl-mX2Y2 -mX211-0.186ln(l-0.186)x100+0.186= 5.405 z = HgN：G = 0.455 x5.405 = 2.46m(2) 液體流率增人一倍Sf= =丄 5 = 0.186, N 右g=5405L! 2°°氣膵限制,Kd不變,H.不變/. z = H qqNqQ = 0.455x 5.405 = 2.46m(

39、3) 氣體流率增人一倍frjVSf =25 = 0.742L畑=ln(l-0.742) X 100 + 0.742 = 12.708 1 0. /42/ KQa « kQa oc V0-7 Kya = PKQaVQ1(y 冷°' HOG = Hog = 0.455X 2" = 0.56m /.Z =/oOAroO =0.56xl2.708=7.12m5-44在填料層高度為4m的常壓填料塔中,用清水吸收混合氣中的可溶組分.已測(cè) 得如下數(shù)據(jù)：混合氣可溶組分入塔組成為0. 02,排出吸收液的濃度為0.008 以 上均為摩爾比,吸收率為0.8,并此吸收過(guò)程為氣膜限

40、制,氣液平衡關(guān)系為 Y丄15Xo1計(jì)算該塔的Hog和Nog；2操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù)；3假設(shè)法定的氣體排放濃度必須 0.002,可采取哪些可行的舉措？并任選其中之一進(jìn)行計(jì)算,求出需改變參數(shù)的具體數(shù)值;4定性畫(huà)出改動(dòng)前后的平衡線和操作線.解:Y2 =(1-)打=(1-0.8)x0.02=0.004L 嶺一與 0.02-0.004 廠 X_X20.00811511-0.75In (1-0.75)0.020.004+ 0.75mV =耳=0.75L 2= 2.773才144加閆財(cái)牡r炸L2L/V討.667原操作線ab 新操作線ab3可采取的舉措: a 增加填料層高度HQQ=不變V不變,氣膜限制

41、K不變 KvaNg =11-0.75+-°-75s+0-75= 4.715.z = HgNG = 1.442x4.715= 6.80m牛70%b 增大用水量新操作線ab由于V不變,氣膜限制,所以Kyd不變,Hg不變 又？不變,所以N.也不變?nèi)? Y -/nXn-In (1_S) +S2.77"占in")0.020.002 "八-mX.試差S' = 027或由Ngs 'W圖,查得S' = 0.27Y2 - mX2L!S0.75 c e=2.78L Sf 0.275-45.空氣和CC打混合氣中含0.05 (摩爾比,下同)的CClo用煤

42、油吸收其中90%的CCS 混合氣流率為1 SOkmol惰氣/ m：.h,吸收劑分兩股入塔,由塔頂參加的一股CCL組成為0.004,另一股在塔中一最正確位置溶劑組成與塔內(nèi)此截面上液相組成相等參加,其組成為0.014,兩股吸收劑摩爾流率比為1： lo在第二股吸收劑入II以上塔內(nèi)的液氣比為0.5,氣相總傳質(zhì)單元高度為lm,在操作條件下 相平衡關(guān)系為Y0.5X,吸收過(guò)程可視為氣膜限制.試求：1第二股煤油的最正確入塔位置及填料層總高度；2假設(shè)將兩股煤油混合后從塔頂參加,為保持回收率不變,所需填料層高度為 多少？3示意繪出上述兩種情況卞的操作線,并說(shuō)明由此可得出什么結(jié)論？解：的=0.05Y2 =(1-川=0.05x0.1 = 0.005 在上半段進(jìn)行物料衡算：V(Yl-Y2)=Ll(Xi-X2l)由于最正確位置進(jìn)入,所以X 1=X22 =0.014-X21 )= 0.005+ 0.5(0.014-0.004)= 0.01與=y2=0.005-0.5x0.004=0.003v=05=,z,=AK2 = 0.003二Ng匕0.0H).0050.003= 1.667AV 0.023-0.003 5如乙下=1x4.073 = 4073m出I I：12x0.5(0.05-0.005)+