(完整版)化工原理習(xí)題第四部分吸收答案

1、第四部分氣體吸收一、填空題物理吸收操作屬于傳質(zhì)過程。理吸收操作是一組分通過另一停滯組分的單向擴散。操作中的吸收塔，若使用液氣比小于設(shè)計時的最小液氣比，則其操作結(jié)果是達(dá)不到要求的吸收分離效果。若吸收劑入塔濃度X2降低，其它操作條件不變，吸收結(jié)果將使吸收率增大。若吸收劑入塔濃度X2降低，其它操作條件不變，則出口氣體濃度降低。含SO2為10%（體積）的氣體混合物與濃度c為0.02kmol/m3的SO2水溶液在一個大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關(guān)系為p*=1.62c（大氣壓），則SO2將從氣相向液相轉(zhuǎn)移。含SO2為10%（體積）的氣體混合物與濃度c為0.02kmol/m3的SO2水溶液在一個大氣

2、壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關(guān)系為p*=1.62c（大氣壓），以氣相組成表示的傳質(zhì)總推動力為0.0676atm大氣壓?？倐髻|(zhì)系數(shù)與分傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系為l/KL=l/kL+H/kG，其中l(wèi)/kL為液膜阻力。總傳質(zhì)系數(shù)與分傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系為l/KL=l/kL+H/kG，當(dāng)氣膜阻力H/kG項可忽略時，表示該吸收過程為液膜控制。亨利定律的表達(dá)式之一為p*=Ex，若某氣體在水中的亨利系數(shù)E值很大，說明該氣體為難溶氣體。亨利定律的表達(dá)式之一為p*=Ex，若某氣體在水中的亨利系數(shù)E值很小，說明該氣體為易溶氣體。低濃度氣體吸收中，已知平衡關(guān)系y*=2x，kxa=0.2kmol/m3.s，kya=2l0

3、-4xykmol/m3.s，則此體系屬氣膜控制。壓力增高，溫度降低，將有利于吸收的進行。13某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收氣體混合物中A組分。若y1下降，L、V、P、T等不變，則回收率減小。14某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收氣體混合物中A組分。若L增加，其余操作條件不變，則出塔液體濃度低吸收因數(shù)A在Y-X圖上的幾何意義是操作線斜率與平衡線斜率之TOC o 1-5 h z比。脫吸因數(shù)S可表示為mV/L,吸收因數(shù)A可表示為L/mV。脫吸因數(shù)S在Y-X圖上的幾何意義是平衡線斜率與操作線斜率之比。在逆流解吸塔操作時，若氣液入口組成及溫度、壓力均不變，而氣量與液量同比例減少，對液膜控制系統(tǒng)，氣體出口

4、組成將。在逆流解吸塔操作時，若氣液入口組成及溫度、壓力均不變，而氣量與液量同比例減少，對液膜控制系統(tǒng)，液體出口組成將減少。20吸收過程物料衡算時的基本假定是：（1）氣相中惰性氣體不溶于液相；（2）吸收劑不揮發(fā)。在氣體流量、氣體進出口壓力和組成不變時，若減少吸收劑用量，則傳質(zhì)推動力將減小。在氣體流量、氣體進出口壓力和組成不變時，若減少吸收劑用量，則操作線將靠近平衡線。在氣體流量、氣體進出口壓力和組成不變時，若減少吸收劑用量，則設(shè)備費用將。對一定操作條件下的填料塔，如將填料層增高一些,則塔的HOg將不變。對一定操作條件下的填料塔，如將填料層增高一些，則塔的Ng將增加。如果一個低濃度氣體吸收塔的氣相

5、總傳質(zhì)單元數(shù)Nog=1，則此塔的進出口濃度差（y1-y2）將等于。27氣體吸收計算中，表示設(shè)備（填料）效能高低的一個量是傳質(zhì)單元高度，而表示傳質(zhì)任務(wù)難易程度的一個量是傳質(zhì)單元數(shù)。單向擴散中飄流因A，它反映由于總體BM流動使傳質(zhì)速率比單純分子擴散增加的比率。一般來說，兩組份的等分子反相擴散體現(xiàn)在精餾單元操作中，而A組份通過B組份的單相擴散體現(xiàn)在吸收操作中。30板式塔的類型有泡罩塔、浮閥塔、篩板塔（說出三種）；板式塔從總體上看汽液兩相呈逆接觸，在板上汽液兩相呈錯接觸。30分子擴散中菲克定律的表達(dá)式為J=-DdCA，氣相中的分子擴AABdz散系數(shù)D隨溫度升高而L增大（增大、減?。S壓力增加而減?。?/p>

6、增大、減?。?。31.易溶氣體溶液上方的分壓小，難溶氣體溶液上方的分壓大,只要組份在氣相中的分壓大于液相中該組分的平衡分壓，吸收就會繼續(xù)進行。32根據(jù)雙膜理論，兩相間的傳質(zhì)阻力主要集中在相界面兩側(cè)的液膜和氣膜處，增加氣液兩相主體的湍動程度，傳質(zhì)速率將增大一一。TOC o 1-5 h z33吸收的逆過程稱為解吸。對于低濃度氣體吸收，其氣、液相平衡關(guān)系服。35根據(jù)氣體混合物中各組分在液體溶劑中溶解度的不同，從而使氣體混合物得以分離的操作稱為吸收。當(dāng)物系一定時，亨利系數(shù)E隨系統(tǒng)的溫度而變化，通常溫度升高,E值增大。吸收塔的操作線斜率為，斜率越大，操作線平衡線，則各截面上吸收推動力。在低濃度的難容氣體的

7、逆流吸收塔中，若其他條件不變而入塔液體量增加，則此塔的液相傳質(zhì)單元數(shù)Nl將減小，而氣相總傳質(zhì)單元數(shù)Ng將不變，氣體出口濃度ya將降低。在逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)組分，其液氣比L/G為2.7，平衡關(guān)系為Y=1.5X，若溶質(zhì)的吸收率為90%，貝V操作液氣比與最小液氣比之比值為2。含低濃度的難容氣體的混合氣體，在逆流填料吸收塔內(nèi)進行吸收操作，傳質(zhì)阻力主要存在于液相中；若增大液相湍動程度，則氣相總體積吸收系數(shù)Kya值將增大;若增加吸收劑的用量，其他操作條件不變，則氣體出塔濃度y2將減小;溶質(zhì)A的吸收率將增大；若系統(tǒng)的總壓強升高，則亨利系數(shù)將不變，相平衡常數(shù)將。若某氣體在水中的恒里面系數(shù)E

8、值很大，說明該氣體為。難溶氣體,該吸收過程為液膜控制過程。用逆流操作的吸收塔處理低濃度易溶溶質(zhì)的氣體混合物，其他條件均不變，而入口氣體濃度增加，則此塔的液相總傳質(zhì)單元數(shù)不變，出口氣體組成增加，出口液相組成增加。在吸收操作過程中，保持氣液相流量、氣相進口組成不變，若液相進口濃度降低，則塔內(nèi)平均傳質(zhì)推動力將增大，氣相出口濃度將減小。對填料塔期末控制的逆流吸收過程，若其他操作條件不變，將氣液流量同比例減小，則氣體出塔組成y2將減小，液體出塔組成X將增大。二、選擇題1用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械娜苜|(zhì)。逆流操作，平衡關(guān)系滿足亨利定律。當(dāng)入塔氣體濃度y1上升，而其它入塔條件不變，則氣體出塔濃度y2和吸收率p的變

9、化為：（C）。Ay2上升，p下降By2下降，p上升C）y2上升，p不變D）y2上升，p變化不確定2在填料塔中，低濃度難溶氣體逆流吸收時，若其它條件不變，但入口氣量增加，則氣相總傳質(zhì)單元數(shù)（B）。A增加B減少C不變D不定3在填料塔中，低濃度難溶氣體逆流吸收時，若其它條件不變，但入口氣量增加，則出口氣體組成將（A）。A增加B減少C不變D不定4在填料塔中，低濃度難溶氣體逆流吸收時，若其它條件不變，但入口氣量增加，則出口液體組成（A）。A增加B減少C不變D不定5低濃度的氣膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它條件不變，但入口液體組成增高時，則氣相總傳質(zhì)單元數(shù)將（C）。A增加B減少C不變D不定6低濃度的氣

10、膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它條件不變，但入口液體組成增高時，則氣相總傳質(zhì)單元高度將（C）。A增加B減少C不變D不定7低濃度的氣膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它條件不變，但入口液體組成增高時，則氣相出口組成將(A)。A增加B減少C不變D不定8低濃度的氣膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它條件不變，但入口液體組成增高時，則液相出口組成將(A)。A增加B減少C不變D不定9正常操作下的逆流吸收塔，若因某種原因使液體量減少以至液氣比小于原定的最小液氣比時，下列哪些情況將發(fā)生？(C)出塔液體濃度增加，回收率增加出塔氣體濃度增加，但出塔液體濃度不變出塔氣體濃度與出塔液體濃度均增加在塔下部將發(fā)生解

11、吸現(xiàn)象10最大吸收率與(D)無關(guān)。A液氣比B液體入塔濃度C相平衡常數(shù)D吸收塔型式逆流填料吸收塔，當(dāng)吸收因數(shù)APa*B：Pa=Pa*C：Pa1B1C=1D不一定33、已知SO2水溶液在三種溫度t2、t3下的亨利系數(shù)分別為E=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，貝UA。At1t2Ct1t2Dt3t134、逆流操作的吸收塔，當(dāng)吸收因素AP），發(fā)生吸收過程，反之，當(dāng)PP時，發(fā)生解吸過程。顯示在相圖中，操作線在平衡線上方，為吸收。操作線在平衡線下方，為解吸。12、何謂氣膜控制吸收?如何提高吸收總系數(shù)？答：當(dāng)溶質(zhì)氣體A為易溶氣體時，m值較小，1/K=1/k+m/k,1/

12、K-1/k，此時為氣膜控制吸收。因為K，所以關(guān)鍵是提高氣相傳質(zhì)分系數(shù)k。增大湍動程度，提高氣液接觸面積，可提高k。13、何謂液膜控制吸收?如何提高吸收總系數(shù)？答：當(dāng)氣體為難溶氣體時，m值較大，1/K=1/k+1/k，1/K-1/k，此時為液膜控制吸收。因為K-k，所以關(guān)鍵是提高液相傳質(zhì)分系數(shù)k。降低液膜厚度是提高k的有效方法。14、試說明填料吸收塔由哪幾個主要部分組成？并指出氣、液的流向。答：組成：由塔體、填料、液體噴淋裝置、填料的支承柵板和氣液進出口裝置流向：混合氣由塔底進入與塔頂噴淋而下的吸收劑逆流接觸，后分別排出塔外。15、欲提高填料吸收塔的回收率，你認(rèn)為應(yīng)從哪些方面著手？答：(1)、降

13、低操作溫度或增大壓力，可使吸收速率提高，使回收率提高；、在保證不發(fā)生“液泛”在前提下，適當(dāng)增大氣速；、適當(dāng)增大吸收劑的用量(增大噴淋密度)，可使回收率提高(但會導(dǎo)致操作費增大，溶液濃度X下降)；、噴淋液體應(yīng)均勻，并保證填料被充分潤濕；、可適當(dāng)增加填料層高度。五、計算題1某填料塔用水吸收混合氣中丙酮蒸汽。混合氣流速為V=16kol/(h-m2)，操作壓力P=101.3kPa。已知容積傳質(zhì)系數(shù)ka=64.6kmol/(h-m3)，yTOC o 1-5 h zka=16.6kmol/(h-m3)，相平衡關(guān)系為p=4.62c(式中氣相分壓p的單位是LAAAkPa，平衡濃度單位是kmol/m3)。求：容

14、積總傳質(zhì)系數(shù)Ka及傳質(zhì)單元高度H: HYPERLINK l bookmark2 o Current Document yOG解：由亨利定律y=mxP=Ex=He=He-xM462m=He/P=e=0.0456eTOC o 1-5 h zM101.3MMka=kae=16.6ekmol/h-m3xLMM=2.75x10-3h-m3/kmolm0.0456e=Mka16.6exM11m1一=+=+2.75x10-3=0.0182h-m3/kmolKakaka64.6yyx.Ka=54.9kmol/h-m3yV16H=0.291(m)OGKa54.9y1)液相阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)為：m/ka2.75

15、x10-3x=0.151=15.1%1/Ka0.0182y1iAyinimVAy22、低含量氣體逆流吸收，試證：N=OG1L二y-y為塔頂?shù)奈胀苿?2e式中Ay二y-y為塔底的吸收推動力;111e力。證明：由物料衡算得：x=X+VL(y-y)2L2低濃度吸收y二mxe二mx+罕(y-y)LNOG=J片出=Jyiy2yyey2y一mx一2dymV()y(yy)Ldy=Jy1y2(1罕)y+(罕ymx)LL22mVmV1(1)y+ymx1inL1L22mV1Ly-mx22L(x1一x2)二V(y1y2)mVmVZy1Zy2+mx2二mx1NOG1mVLinymx11ymx221lAyin1mVA

16、y12L3、某填料吸收塔用含溶質(zhì)x二0.0002的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采2用液氣比L/V=3，氣體入口質(zhì)量分?jǐn)?shù)y二0.01回收率可達(dá)耳二0.90。已知物系的平衡關(guān)系為y=2x。今因解吸不良使吸收劑入口摩爾分?jǐn)?shù)升至x二0.00035，試求:2(1)可溶組分的回收率下降至多少？(2)液相出塔摩爾分?jǐn)?shù)x升高至多少?1解:(1)y二y(1-n)二0.01x(1-0.9)二0.00121NOG11y-mx11ln(1一)1+1Ay-mxA122A1ln(10.667)0.010.0002X2+0.667二5.3810.6670.0010.0002x22上升時，由于H不變，不變N二H/H也不變

17、，即OGOG10.010.00035x25.38二ln(10.667)+0.66710.667y0.00035x22y2二0-0013宀二=.01.0013=0.87y10.013)物料衡算V(yy)=L(xx)1212V.x二(yy)+x1L1221=3X(0.010.0013)+0.00035二0.003254、有一填料吸收塔，在28C及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空氣混合氣中的氨，使其含量由5%降低到0.04%(均為摩爾)。填料塔直徑為0.8m，填料層體積為3m3，平衡關(guān)系為Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。問(1)出塔氨水濃度為出口最大濃度的80%時，該

18、塔能否使用？(2)若在上述操作條件下，將吸收劑用量增大10%，該塔能否使用？(注:在此條件下不會發(fā)生液泛)解：(1)Y二0.05二0.05263Y二0.0004二0.000411-0.0521-0.0004TOC o 1-5 h z200273惰性氣體流量V二x3x(1-0.05)二7.69kmol/h22.4301X*=紅=0.05263=0.0376X二0.80X*=0.03011m1.411=13.34kmol/hV(Y-Y)7.69x(0.05263-0.0004)L=12=XX0.0301-012AY二YmX=0.052631.4x0.0301=0.01046111AY=Y=0.00

19、0422AYAYAY=1人，2=0.00308mAYln1AY2=6.74mV(YY)7.69x(0.052630.0004)Z=12=KQAY38.5x0.785x0.82x0.00308Yam該塔現(xiàn)有填料層高度30.785x0.82=6m因為ZZ所以該塔不適合。2)吸收劑用量增大10%時L=1.1x13.34=14.67kmol/hV(YY)12XX127.69x(0.052630.0004)X一01=14.67kmol/hX=0.02741AY=YmX=0.052631.4x0.0274=0.01424111AY=Y=0.0004220.014240.0004AY=m0.01424ln0

20、.0004=0.00387V(YY)7.69x(0.052630.0004)Z=12=5.36mKQAY38.5x0.785x0.82x0.00387Yam因為zz所以該塔適合。5、一填料塔用清水逆流吸收混合氣中的有害組分A。已知操作條件下氣相總傳質(zhì)單元高度為1.5m，進塔混合氣組成為0.04（A的摩爾分率，下同），出塔尾氣組成為0.0053，出塔水溶液濃度為0.0128，操作條件下平衡關(guān)系為Y=2.5X。試求：（1）液氣比為最小液氣比的多少倍？（2）所需填料層高度？（3）若氣液流量和初始組成不變，要求尾氣濃度降至0.0033，求此時填料層高度為若干米？解：1）液氣比為最小液氣比的多少倍?Y二

21、0.04二0.041711-0.04X二0.00128二0.0129711-0.00128二罟籍二000533Y-Y0.0417-0.00533,L/V=一=2.804X-X0.01297-012Y-YY-Y0.0417-0.00533(L/V)=1=12=2.18minX*XY/m0.0417/2.5121(L/%/V)=2%=1.286min所需填料層高度？Z二HXNOGOGS=mV/L=2.5/2.804=0.892丄ln(1-S)mX2+S1-SY-mX22ln(1-0.892)0.0417-0+0.8921-0.8920.00533-0NOG=5.11故Z二HXN二1.5X5.11二

22、7.67mOGOG(3)此條件下的填料層高度。Y，脇b二0003311Y-mX小N=ln(l-S)2+Sog1-SY-mX221-0.8920.00331-0=7.52ln(1-0.892)0.0417-0+0.892Z=HxN=1.5x7.52=11.28mOGOG6、某逆流操作的吸收塔，用清水洗去氣體中的有害組分。已知該塔填料層總高度為9m,平衡關(guān)系Y=1.4X，測得氣體進、出口濃度Y=0.03,丫2=0.002,液體出口濃度X1=0.015（均為摩爾比）。試求：（1）操作液氣比L/V；（2）氣相總傳質(zhì)單元高度Hg，（3）如果限定氣體出口濃度丫2=0.0015，為此擬增加填料層高度,在保持

23、液氣比不變的條件下應(yīng)增加多少？解：（1）操作液氣比L/V；Y-YL/V=一X-X120.03-0.002=1.870.015-02）氣相總傳質(zhì)單元高度HOG，Z=HxNOGOGS=mV/L=1.4/1.87=0.749NOG=ln(1-S)-mX2+S1-SY-mX22ln(1-0.749)0.03-0+0.7491-0.7490.002-0=6.004故H=Z/N=9/6=1.5OGOG(3)Z-Z=？由題意知Y=0.0015其它條件不變，則H=1.5不變2OG新情況下的傳質(zhì)單元數(shù)為：N=ln(1-S)E-mX2+Sog1-SY-mX22=1ln(1-0.749)0.03-0+0.7491-

24、0.7490.0015-0=6.98Z=HXN=1.5X6.98=10.47m,故OGOG/ZZ=10.47-9=1.47m7、某廠吸收塔填料層高度為4m,用水吸收尾氣中的有害組分A,已知平衡關(guān)系為Y=1.5X，塔頂X2=0,Y2=0.004，塔底X1=0.008，Y1=0.02，求:（1）氣相總傳質(zhì)單元高度；（2）操作液氣比為最小液氣比的多少倍；（3）由于法定排放濃度Y2必須小于0.002，所以擬將填料層加高，若液氣流量不變，傳質(zhì)單元高度的變化亦可忽略不計，問填料層應(yīng)加高多少？解:（1）氣相總傳質(zhì)單元高度Y*=1.5X二1.5x0.008二0.01211AYm(Y1-Y1*)-(Y2-Y*)

25、=(0.02-0.012)-0.004=。吋=11lYlnY22*1-Y*2,0.02-0.012ln0.0042）NOGHOGY-Y1AYm.02-.004=2.770.00577二Z/N=4/2.77二1.44mOG操作液氣比為最小液氣比的多少倍因為x2=o,故Y-Y0.02-0.004L/V=i=2X-X10.0083）(L/V)=minY-Y1X*-X12(L%V)i=mm-Y0.02-0.004=12=1.2/m10.021.5二1.67Y=0.0022Y=0.021Y-YL/V=2-X-X120.02-0.004=2X二0.0091所以fY*=1.5X=1.5x0.009=0.01

26、3511I22t七Y-Y*lnY一Y*220.02-0.0I35ln0.002AY=(Yi-Yi*)-(Y；-Y*)=(.2-.3-上2=0.00382m=12ogAY.2-.002=4.710.00382Z二HxN=1.44x4.71二6.78mOGOG所以Z-Z=6.784=2.78m8、在總壓P=500kN/m2、溫度t=27C下使含CO23.0%（體積分率）的氣體與含CO2370g/m3的水相接觸，試判斷是發(fā)生吸收還是解吸?并計算以CO2的分壓差表示的總傳質(zhì)推動力。已知:在操作條件下，亨利系數(shù)E=1.73x105kN/m2,水溶液的密度可取1000kg/m3，CO2的相對分子質(zhì)量為44

27、.【解】此題是考查對亨利定律是否能靈活應(yīng)用。主要是應(yīng)用亨利定律，計算出與溶液相平衡的氣相分壓PA*，再與氣相主體中CO2的分壓PA進行比較。若PA*PA，則發(fā)生解吸現(xiàn)象。0.37由題意可知，c二二8.409x10-3kmol/m3a44對稀水溶液，C二1000/18二55.56kmol/m31.514x10-4c_8.409x10-3C_55.56于是p*_Ex_1.73x105x1.514x10-4_26.19kPaAA而氣相主體中CO2的分壓p_Px3.0%_500 x3.0%_15kPaA可見，p*p，故將發(fā)生解吸現(xiàn)象。AA以分壓表示的總傳質(zhì)推動力Ap_p*-p_26.18-15_11.

28、18kPaAA9、一逆流操作的常壓填料吸收塔，擬用清水吸收混合氣所含的少量溶質(zhì)。入塔氣體中含溶質(zhì)1%（體積分率），經(jīng)吸收后要求溶質(zhì)被回收80%，此時水的用量為最小用量的1.5倍，平衡線的關(guān)系為y=x，氣相總傳質(zhì)單元高度為1.2m，試求所需填料層高度?！窘狻看祟}為典型的吸收設(shè)計型問題，涉及有關(guān)吸收計算的最基本的解題方法。由最小液氣比入手，通過計算出實際的液氣比，找到脫吸因數(shù)，計算出傳質(zhì)單元數(shù)，最后確定整個塔高。屬于低濃氣體吸收。y=y(1n)=0.01x(180%)=0.002ab(L)_yy()baGminx*xbayyb1土xma0.01-0.002=0.80.01n01G=1.5(G)mi

29、n二1.5x0.8二1.2平均推動力法首先需要求出吸收劑出塔時的濃度xb,由全塔物料衡算得1.2x-ybya+x-0.010.002+0-0.00667bL/GaAy=ymx=0.011x0.00667=0.00333Aybb=ymx=0.0021x0=0.002aaAymAyAybaAylnbAya-0.003330.002-0.002610.002N-OG0.010.002=3.0650.00261塔高h(yuǎn)-HN-1.2x3.065-3.7mOGOG2)吸收因數(shù)法S-mG1.2-0.833N-_ln(l-S)ybmXa+SOG1Symxaa10.010-ln(10.833)-+0.83310

30、.8330.0020-3.06此時塔高h(yuǎn)二HN二1.2x3.06二3.7mOGOG10、在常壓逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空氣中某溶質(zhì)，進塔氣體中溶質(zhì)的含量為8%（體積分率），吸收率為98%,操作條件下的平衡關(guān)系為y=2.5x，取吸收劑用量為最小用量的1.2倍，試求：（1）水溶液的出塔濃度；（2）若氣體總傳質(zhì)單元高度為0.8m,現(xiàn)有一填料層高度為9m的塔，問該塔是否合用？【解】（1）屬于低濃度氣體吸收y二y(1-n)二0.08x(1-98%)二0.0016ab_y一y_y-y_0.080.0016TOC o 1-5 h zbabannQ厶45minx*一xy0.08babX一0ma2.5二

31、1.2(L)二1.2x2.45二2.94GGmin2.94水溶液出塔濃度字沅a+丁3巴+0二。02672）要核算一個塔是否合用,較簡單的方法是采用設(shè)計型的解題思路。即求出完成吸收任務(wù)所需要的填料層高度h卡，若h異小于等于現(xiàn)有的填料層高度h,需需則可以完成吸收任務(wù),塔合用；否則,就不能完成吸收任務(wù),塔不合用。仍可采用平均推動力法和吸收因數(shù)法。O平均推動力法由于水溶液的出塔濃度已經(jīng)算數(shù),即氣液兩相的4個濃度都已得到,則Ay=y一mx=0.08一2.5x0.0267=0.0133bbbAy=y一mx=0.0016一2.5x0=0.0016aaaAy一Ay0.0133一0.0016Ay二ba二二0.0

32、0552丿m|Ay|0.0133lnAy0.0016aN二yb一ya二0.08一0.0016二14.20ogAy0.00552m塔高h(yuǎn)二HN二0.8x14.20二11.4mOGOG吸收因數(shù)法mG2.52.94二0.85N=-ln(l-S)ybmXa+Sog1一Sy一mxaa10.08一0=ln(10.85)+0.851-0.850.0016-0此匕日寸h二HN二0.8x14.15二11.3moGoG即所需填料層高度11.4m，大于9m,故該塔不合用。11、某填料吸收塔，用清水除去氣體混合物中有害物質(zhì)，若進塔氣中含有害物質(zhì)5%(體積分率)，要求吸收率為90%，氣體流率32kmol/(m2h),液

33、體流率為24kmol/(m2h)，此液體流率為最小流率的1.5倍。如果物系服從亨利定律，并已知液相傳質(zhì)單元高度Hl為0.44m，氣相體積分傳質(zhì)系數(shù)kya=0.06kmol/(m3.sy),Ly該塔在常溫下逆流等溫操作。試求：塔底排出液的組成；所需填料層高度?！窘狻繉儆诘蜐鈿怏w吸收。(1)y二y(1-n)二0.05x(1-90%)二0.005ab出塔液相組成x二+x二0.05一0.005+0二0.06bL/Ga24/32(2)L15(L)15y-yGGminybXma即240.05一0.0051.5x320.05一0m所以m0.556有mG0.556x32S0.74L24N丄ln(lS)厶+So

34、G1一Sya1ln(10.74)0.05+0.744.641-0.740.005由于題中并未給出氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)kYa,而是給出了氣相分體積傳質(zhì)系數(shù)kya,所以不能直接求出總傳質(zhì)單元高度Hog,要先求出分傳質(zhì)單元高度HG。H工=32型=0.148Gka0.06yH二H+SH二0.148+0.74x0.44二0.47mOGGL貝Uh二HN二0.47x4.64二2.2mOGOG12、已知某填料吸收塔直徑為1m,填料層高度4m。用清水逆流吸收空氣混合物中某可溶組分，該組分進口濃度為8%，出口為1%(均為摩爾分率)，混合氣流率30kmol/h，操作液氣比為2,相平衡關(guān)系為y=2x。試求：(1)氣相總

35、體積傳質(zhì)系數(shù)Kya;(2)塔高為2m處氣相濃度；(3)若塔高不受限制,最大吸收率為多少？解】(1)先求出單位塔截面積上混合氣體的流率30G=38.22kmol/(m2h)兀1X124S=旦=2=1L/G2根據(jù)例題9-4的結(jié)論,有NOG8%1%則傳質(zhì)單元高度為H=-=0.571mogN7OG氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)GHOG38.220.571=66.9kmol/(m3h)(2)2m塔高所對應(yīng)的傳質(zhì)單元數(shù)N為OG22N=3.50OGH0.571OG設(shè)2m處氣液相濃度分別為y、x,則又由物料衡算可知NOG=2bzmx-1y-mx3.5=0.08-2x-11)1%=y+2(0-x)y二2x+0.01(2)聯(lián)

36、合求解方程(1)、(2)得y二0.045x=0.0175若塔高不受限制，又S=1，則操作線落在平衡線上，當(dāng)xa=0時，ya必等于0。故吸收率=1-a=100%13、擬在常壓吸收塔中用清水吸收空氣中的氨，已知入塔空氣中氨氣含量1.3%(體積分?jǐn)?shù))，要求氨的回收率為99%,已知塔內(nèi)操作氣流密度為180kmol/(m2h),實際用量為最小用水量的1.5倍，操作條件下的氣液平衡關(guān)系為y=1.2x，氣體體積總傳質(zhì)系數(shù)Kya為360kmol/(m3h)。因為氣液相濃度都很小，可近似認(rèn)為氣液流密度均為常數(shù)，且X=x,Y=y,計算填料層高度?！窘狻坑深}知，x=0,y=1.3%abY二Y(1-n)二0.013x

37、(1-99%)二0.00013ab最小液氣比：minY-Y0.013-0.00013=ba=1.188X*-X0.013/1.2-0b實際液氣比：L(L-=1.5LGIG丿min=1.5X1.188=1.782mG1.2解吸因素：S二mG二上二二0.6734L1.78211NOG1-SIn(1-S)一mXa+SY-mXaa1.3%x%+0.6734二10.720.000131-0.6734ln(1-0-6734)G180 x(1-0.013)H=0.494mOGKaQy360h二HN二0.494x10.74二5.31m0OGOG14、在填料層高度為4m的常壓逆流吸收塔內(nèi)。用清水吸收空氣中的氨，

38、已知入塔空氣含氨5%（體積分?jǐn)?shù)），要求按回收率為90%，實際液氣比為0.98，又已知在該塔操作條件下，氨水系統(tǒng)的平衡關(guān)系為y=mx（m為常數(shù)；x,y分別為液氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)）且測得與含氨1.77%（體積分?jǐn)?shù)）的混合氣充分接觸后的水中氨的濃度為18.89g氨/1000g水。求：（1）該填料塔的氣相總傳質(zhì)單元高度，m。2）先水溫上升，其他操作條件不變，試分析氣、液相出塔濃度如何變化？1）y=0.0177時，使其平衡的液相濃度為18.89/17x*=0.019618.89/17+1000/181W07由y=mx得：m=%=0.903m*0.0196S二二0903二0.921L0.98Y=二0.05二

39、0.0526b1-y1-0.05bY二Y(1-n)二0.0526x(1-99%)二0.00526abNog1-SIn(1-S)mXa+SY-mXaa0.0526+0.921二6.790.005261-0.921ln(1-0-921)X所以h4H二亠二二0.589OGN6.79OG2）水溫上升時，m增大，即平衡線斜率增大，由于氣液流量不變，所以L/Gaaa不變，即操作線斜率不變，那么相平衡線與操作線的間距減小，傳質(zhì)推動力減小，而由于其他條件不變，所以Hg不變，則Ng也不變，而A減小，所以使得全塔的傳質(zhì)效果變差，因此出塔氣體濃度ya增大。有根據(jù)物料衡算，Xb=Xa+G(Yb-Ya)/L，所以xb減

40、小。因此，水溫上升時，ya增大，xb減小。15、現(xiàn)有一逆流操作的填料吸收塔，塔徑為1.2m,用清水脫除原料氣中的甲醇，已知原料氣處理量為2000m3/h,(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)，原料氣中含甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)為0.08，現(xiàn)在塔A、B兩點分別采出氣液兩相的進樣分析得：A點：xa=0.0216yA=0.05B點：xB=0.0104yB=0.02484取樣點AB間填料層高度z=1.14m，并已知Az填料層高度相當(dāng)一塊理論板，若果全塔性能近似相同。試求：(1)塔操作氣液比及水的用量；塔內(nèi)氣液間總的體積傳質(zhì)系數(shù)Kya；如現(xiàn)在操作條件下，使甲醇脫除率達(dá)98%【解】(1)Y二0.051-yB1-X-B1-X1-yA1-0

41、.05二0.05260.024841-0.02484二0.02550.02161-0.0216二0.02210.01041-0.0104二0.0105在A、B兩截面間做物料衡算得LY-Y0.0526-0.0255=al=2.336GX-X0.0221-0.0105AB二2.336G二2.336x2000 x(1-0.08)224二191.9kmol/H二3454.2kg/H(2)設(shè)ANog為AB間傳質(zhì)單元數(shù)，有Az二H-AN,故H=OGOGOGANOG利用平均推動力法求Nog，低濃度氣體吸收過程，所以可認(rèn)為滿足Y=mX，已知Az填料層高度相當(dāng)于一塊理論塔板，所以AY-mXAY二Y-mX0.02

42、550.0221二1.154二0.0526-1.154x0.0221二0.0271二0.0255-1.154x0.0105二0.0103AY0.0271-0.0134AlnAybAYAln0.02710.0134所以ANAOGAY-BOGAzANOGOG所以3)0.0526-0.02550.01941.141.397=0.816m二0.0194二1.397GV/22.42000/22.4x(1-0.08)0兀D2/41.22兀/4=72.67kmol/(m2-h)72.67H00.816=89.06kmol/(m3-h)OGyb0.081-yb1-0.08=0.087要使回收率達(dá)98%，有Y=

43、Y(1-n)=0.087x(1-98%)=0.0017abY-Y0.087-0.0017=ba+X=L/Ga2.336AY=Y-mX=0.087-1.15x0.0365=0.045bbbAY=Y-mX=0.0017AYmY-YbalAYlnbAYa0.045-0.001700.0132ln0.0450.0017N二087一00017二6.462OG0.0132所需填料高度h=HoGNoG=0.816x6.462=5.273m16、在逆流調(diào)料吸收塔中，用清水吸收含氨5%(體積分?jǐn)?shù))的空氣-氨混合氣中的氨，已知混合氣量為2826m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，氣體空塔速度為1m/s(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)),平衡關(guān)系y=

44、1.2x，氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya為180.0kmol/(m3h),吸收劑用量為最小用量的1.5倍，要求吸收率為98%。試求：(1)溶液出口的濃度；(2)若吸收劑改為含氨0.0015的水溶液，問能否達(dá)到吸收率98%的要求？為什么(可改變填料層的高度)？解】(1)氣體處理量GV(1-y)V(1-y)2826x(1-0.05)=b=b=Q22.4022.4V/u22/)x2826.X1X3600=152.7kmol/(m2-h)由題知丁0,人=5%,-=占=脇=0.0526b可求出Y=Y(1-n)=0.0526x(1-98%)=0.00105ab最小液氣比為IG丿minY-Y0.0526-0.00

45、105=b=1.176X*-X0.0526/1.2-0b=1.5x1.176=1.764IG丿minLY-Y0.0526-0.001=bl=1.764GX-XX-0bab解得：Xb=0.0292,xb=0.0284解吸因數(shù)S=晉=罟=。6811NOG1-SIn(1S)-mXa+SYmXaa10.68ln(168)x0.0526+0.68二8.80.00105H=G=1527=0.848OGKaQ180.0y所以填料層高度為h二HN二0.848x8.8二7.462m0OGOG（3）根據(jù)題意，Xa=0.0015，又填料層高度可以改變，若填料層高度為無限高，則最終在塔內(nèi)某一位置，氣液兩相達(dá)到平衡，此

46、時去的最大回收率。已知操作線和平衡線均為直線，且S1，操作線斜率大于平衡線斜率，因此首先在塔頂達(dá)到平衡。則有，Y*=mX=1.2x0.0015=0.0018aamaxYbYa*x100%二0.0526-0.0018x100%二96.6%98%Y0.0526b所以不能達(dá)到吸收率98%的要求。17、某一逆流操作的填料塔，用水吸收空氣中的氨氣，已知塔底氣體進塔濃度為0.026（摩爾比，下同），塔頂氣相濃度為0.0026，填料高度為1.2m，吸收過程中亨利系數(shù)為0.5atm，操作壓力為0.95atm，平衡關(guān)系和操作關(guān)系（以比摩爾濃度表示）均為直線關(guān)系。水用量為0.1m3/h，混合氣中空氣含量為100m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。試求：（1）氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)；操作液氣