化工原理-氣體吸收作業(yè)(含答案)

1、氣體吸收1.向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入純的CO2氣體，經(jīng)充分接觸后，測得水中的CO2平衡濃度為2.875×102kmol/m3，鼓泡器內(nèi)總壓為101.3kPa，水溫30，溶液密度為1000 kg/m3。試求亨利系數(shù)E、溶解度系數(shù)H及相平衡常數(shù)m。解：查得u30，水的 稀溶液： 2在總壓101.3kPa，溫度30的條件下, SO2摩爾分率為0.3的混合氣體與SO2摩爾分率為0.01的水溶液相接觸，試問：（1） 從液相分析SO2的傳質(zhì)方向；（2） 從氣相分析，其他條件不變，溫度降到0時SO2的傳質(zhì)方向；（3） 其他條件不變，從氣相分析，總壓提高到202.6kPa時SO2的傳質(zhì)方向，

2、并計算以液相摩爾分率差及氣相摩爾率差表示的傳質(zhì)推動力。解：(1)查得在總壓101.3kPa，溫度30條件下SO2在水中的亨利系數(shù)E=4850kPa 所以 47.88 從液相分析< x=0.01故SO2必然從液相轉(zhuǎn)移到氣相，進行解吸過程。（2）查得在總壓101.3kPa，溫度0的條件下，SO2在水中的亨利系數(shù)E=1670kPa =16.49從氣相分析y*=mx=16.49×0.01=0.16<y=0.3故SO2必然從氣相轉(zhuǎn)移到液相，進行吸收過程。（3）在總壓202.6kPa，溫度30條件下，SO2在水中的亨利系數(shù)E=4850kPa =23.94從氣相分析y*=mx=23.9

3、4×0.01=0.24<y=0.3故SO2必然從氣相轉(zhuǎn)移到液相，進行吸收過程。 以液相摩爾分數(shù)表示的吸收推動力為:x=x*x=0.01250.01=0.0025以氣相摩爾分數(shù)表示的吸收推動力為:y= y y*=0.30.24=0.063在總壓為100kPa、溫度為30時，用清水吸收混合氣體中的氨，氣相傳質(zhì)系數(shù)=3.84×10-6 kmol/（m2·s·kPa），液相傳質(zhì)系數(shù)=1.83×10-4 m/s，假設此操作條件下的平衡關(guān)系服從亨利定律，測得液相溶質(zhì)摩爾分率為0.05，其氣相平衡分壓為6.7kPa。求當塔內(nèi)某截面上氣、液組成分別為y=

4、0.05，x=0.01時（1） 以（）、（）表示的傳質(zhì)總推動力及相應的傳質(zhì)速率、總傳質(zhì)系數(shù)；（2） 分析該過程的控制因素。解：（1）根據(jù)亨利定律相平衡常數(shù)溶解度常數(shù)以氣相分壓差（）表示總推動力時：=100×0.05-134×0.01=3.66kPa= kmol/（m2·s·kPa）=3.66×10-6×3.66=1.34×10-5 kmol/（m2·s）以（）表示的傳質(zhì)總推動力時： kmol/m3=0.4146×100×0.050.56=1.513 kmol/m3=8.8×10-6&#

5、215;1.513=1.3314×10-5 kmol/（m2·s）（2）與（）表示的傳質(zhì)總推動力相應的傳質(zhì)阻力為273597（m2·s·kPa）/ kmol；其中氣相阻力為m2·s·kPa/ kmol；液相阻力m2·s·kPa/ kmol；氣相阻力占總阻力的百分數(shù)為。故該傳質(zhì)過程為氣膜控制過程。4 若吸收系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關(guān)系在計算范圍為直線，界面上氣液兩相平衡，推導出KL與kL、kG的關(guān)系。解：因吸收系統(tǒng)服從亨利定律或平衡關(guān)系在計算范圍為直線 界面上氣液兩相平衡 的關(guān)系式由 得 （1）由得 （2）由得 （3）

6、（2）式（3）式，并與（1）式比較得5在逆流吸收的填料吸收塔中，用清水吸收空氣氨混合氣中的氨，氣相流率為 0.65kg/(m2·S)。操作液氣比為最小液氣比的1.6倍，平衡關(guān)系為 ，氣相總傳質(zhì)系數(shù)為0.043kmol/(m3·S)。試求：(1)吸收率由95提高到99，填料層高度的變化。（2）吸收率由95提高到99，吸收劑用量之比為多少？解：（1）吸收率為95時：V0.65290.0224 kmol/(m2·S)L0.0224×1.3980.0313 kmol/(m2·S)吸收率為99時：L0.0224×1.4570.0326 kmol

7、/(m2·S)(2) L0.0224×1.3980.0313 kmol/(m2·S)L0.0224×1.4570.0326 kmol/(m2·S)6在一填料塔中用清水吸收氨空氣中的低濃氨氣，若清水量適量加大，其余操作條件不變，則、如何變化？（已知體積傳質(zhì)系數(shù)隨氣量變化關(guān)系為）解： 用水吸收混合氣中的氨為氣膜控制過程，故 因氣體流量V不變，所以、近似不變，HOG不變。 因塔高不變，故根據(jù)Z=可知不變。 當清水量加大時，因，故S降低，由圖5-25可以看出會增大，故將下降。 根據(jù)物料衡算,VY不變，L增大，可近似推出將下降。7在一逆流操作的吸收塔中，

8、如果脫吸因數(shù)為0.75，氣液相平衡關(guān)系為，吸收劑進塔濃度為0.001（摩爾比，下同），入塔混合氣體中溶質(zhì)的濃度為0.05時，溶質(zhì)的吸收率為90%。試求入塔氣體中溶質(zhì)濃度為0.04時，其吸收率為多少？若吸收劑進口濃度為零，其他條件不變，則其吸收率又如何？此結(jié)果說明了什么？解： 時：原工況 新工況 解得時：原工況 新工況 解得 從計算結(jié)果看，塔高一定，當用純?nèi)軇┪栈旌蠚怏w中的溶質(zhì)時，入塔氣體組成變化，其他條件不變，其吸收率不變。8.在一逆流操作的填料塔中，用純?nèi)軇┪栈旌蠚怏w中溶質(zhì)組分，當液氣比為1.5時，溶質(zhì)的吸收率為90，在操作條件下氣液平衡關(guān)系為。如果改換新的填料時，在相同的條件下，溶質(zhì)的

9、吸收率提高到98，求新填料的氣相總體積吸收系數(shù)為原填料的多少倍？解：原工況： 新工況： 9用純?nèi)軇┰谝惶盍衔账?nèi)，逆流吸收某混合氣體中的可溶組分?；旌蠚怏w處理量為1.25Nm3/s，要求溶質(zhì)的回收率為99.2%。操作液氣比為1.71，吸收過程為氣膜控制。已知10下，相平衡關(guān)系，氣相總傳質(zhì)單元高度為0.8m。試求：（1）吸收溫度升為30時，溶質(zhì)的吸收率降低到多少？ （30時，相平衡關(guān)系）（2）若維持原吸收率，應采取什么措施（定量計算其中的2個措施）。解：（1）原工況： 新工況： 解得（2）溫度升高，平衡線上移，推動力減小，保持吸收率不變，可采取措施：1）L/V增加，即增加溶劑量；2）增加填料層高度 L/V不變，溫度升高，推動力減小靠增加塔高彌補。 溫度改變，對氣膜控制吸收過程，傳質(zhì)單元高度不變，10在一塔高為4m填料塔內(nèi)，用清水逆流吸收混合氣中的氨，入塔氣體中含氨0.03（摩爾比），混合氣體流率為0.028kmol/(m2·s), 清水流率為0.0573kmol/(m2·s)要求吸收率為98，氣相總體積吸收系數(shù)與混合氣