吸收部分題解

1、第九章 吸收9-2. 含CO2 3%（體積）的CO2-空氣混合氣, 在填料塔中用水進行逆流吸收,操作壓力為200kPa、溫度為25，試求出塔的100g水中最多可溶解多少克CO2？其濃度又為多少？解：查附錄知 25時CO2在水中的亨利系數E=166Mpa水密度為996.17kmol/m3 因為是稀溶液，溶液密度與平均分子量視為與水相同有：溶解度常數為 當達到平衡時CO2 溶解量最多，此時CO2 平衡分壓為液相中CO2 濃度為100g溶液中溶質質量數為9-4 焦爐煤氣（標準狀態(tài)）含粗苯，流量，經洗油吸收后降為，求粗苯的吸收率和吸收量。設粗苯的平均相對分子量為。解：煤氣中的粗苯含量很低，可用給出的濃

2、度代替摩爾比。 按式9-1：吸收率 吸收量 注：若按摩爾比計算，則粗苯的初始組成： 摩爾濃度 摩爾分率 摩爾比 同理可算出吸收后的組成：摩爾分率 故 可見，在本題情況下，近似解法的誤差很小。9-6 二氧化硫與水在30下的平衡關系為：0.10.20.30.50.711.50.6261.572.634.806.9310.516.7試換算成總壓下的x-y關系，并在x-y圖中作出平衡曲線。（題解中圖從略）。0.020.050.10.150.20.30.50.71.00.61.74.78.111.819.7365279解：據例9-5中已得出的算式： 及 計算至三位有效數字，可得下表：104x2.815.

3、628.4314.028.042.0103y6.1815.525.947.41041619-7. 25及下，含, 空氣（體積%, 以下同）的氣體，與的清水在容積的密閉容器中接觸、傳質。問在水中的最終濃度及剩余氣體的總壓各為多少，設空氣可視為不溶于水。若上述過程在下進行，求其結果。解：本題中氣相體積保持不變，隨著的溶解，其分壓下降。查附表1，25下在水中的亨利系數 達平衡時： （1） 與的另一關系方程可從物料衡算得出：氣相失去的量： 水中得到的量： 當總壓，由，可得 （2） 將（1）式代入（2）式： 故剩余氣體總壓 當初始總壓，仍按上述方法計算，可得： 以上計算中忽略了氣相中水蒸氣壓的變化。9-

4、9 在填料塔中用水吸收氣體中所含的丙酮蒸氣，操作溫度20，壓力，若已知傳質系數，平衡關系服從亨利定律，亨利系數；求傳質系數，以及氣相阻力在總阻力中所占的比例。解：已知兩相的傳質系數、，可按式9-17求總傳質系數：式中溶解度系數 故 按傳質系數間的換算式可得 氣相阻力在總阻力中所占的比例為：9-10 根據以下雙塔吸收的四個流程圖，分別作出其平衡線和操作線的示意圖，并說明各適用于那些情況。設吸收液最初不含溶質。（請參見習題課例題）9-11. 擬設計一常壓填料吸收塔，用清水處理3000m3/h、含NH35%(體積)的空氣，要求NH3的回收率為99%，取塔底空塔氣速為1.1m/s，實際用水量為最小用水

5、量的1.5倍。已知塔內操作溫度為25，平衡關系為y=1.3x，氣相體積總傳質系數Kya為270kmol/( m3·h)，試求：（1）用水量和出塔溶液濃度；（2）填料層高度；（3）若入塔水中已含有NH30.1%（摩爾分率），所需填料層高度可隨意增加，能否達到99%的回收率？(說明理由)。解：由于氣相溶質含量較低，按低濃氣體吸收處理(1) 塔截面積 (2) (3) 當時，假設能達到99%的回收率, 則 而在塔頂達到平衡時 即氣相出口濃度最大可達0.013, 因此不可能。9-13（此題原題存在問題，請大家不必再做）9-16在填料塔內用稀硫酸吸收空氣中的氨。因溶液中存在游離酸，故氨的平衡分壓

6、為零。下列三種情況下的操作條件基本相同，試求所需填料高度的比例。 （1）混合氣含氨1，要求吸收率為90； （2）混合氣含氨1，要求吸收率為99； （3）混合氣含氨5，要求吸收率為99；解：因氨的平衡分壓為零，即 ，而有 于是 又吸收率 故 而有 現(xiàn)操作條件基本相同，故三種情況下的可認為相等，于是所需填料高度之比為： 9-17礦石培燒爐氣中含SO2 5%，余為惰性氣體，經冷卻后在填料塔內以水吸收SO2的95%。塔徑0.8m，操作溫度303K，總壓100kPa；入塔爐氣流量1000m3/h（操作狀態(tài)），水量為最小值的1.2倍。平衡關系見習題3。傳質系數：kGa=5×10-4kmol/(m

7、3.s.kPa)，kLa=5×10-2 1/s。 求： （1）用水量和出塔溶液濃度。 （2）填料高度。解：塔頂、底的氣液組成如下： ， 由習題3算出的平衡數據可知對 ，有，得：最小液氣比 實際液氣比 而 （1）用水量 或以來表示用水量：出塔溶液中濃度為：（2）填料高度應用例9-7所示的方法。從以上已得的數據有：操作線 及 故 其中 遵從相平衡關系 應用上述關系可從選定的或得出，如下表所示：序號A000.5332.6347710.5620.7893.1542321.412.245.6829032.816.1810.4823244.2210.715.552.655.6215.520.7119268.4325.931.4182712.2540.646.1180B12.2513.2544.550181 將對作圖（圖從略），或用梯形法，可求得積分值。 故填料高度 此外，也可以仿照例8以簡化法解此題。先用近似梯級法求得，取操作范圍內平衡線的平均斜率 ， 于是可得 9-19氣體混合物中溶質摩爾分率為，要求在填料塔中吸收其 。平衡關系為 。求以下（1）至（3）所需的氣相總傳質單元數。（1）入塔液體組成 ，液氣比；（2）入塔液體組成 ，液氣比；（3），；（4），時，最大吸收率為多少？解：求常以平均推動力法為便，且現(xiàn)為低濃氣體，物料衡算可用摩爾分率代替摩爾比。（1）