化工原理練習(xí)題(吸收)

1、1、在一個(gè)逆流操作的吸收塔中，某截面上的氣相濃度為y(摩爾分率，下同)，液相濃度為x,在一定溫度下，氣液相平衡關(guān)系為ye=mx,氣相傳質(zhì)系數(shù)為ky,液相傳質(zhì)系數(shù)為kx,則該截面上的氣相傳質(zhì)總推動(dòng)力可表示為，氣相傳質(zhì)總阻力可表示為；如果降低吸收劑的溫度，使相平衡關(guān)系變?yōu)閥e=mx，假設(shè)該截面上的兩相濃度及單相傳質(zhì)系數(shù)保持不變，則傳質(zhì)總推動(dòng)力，傳質(zhì)總阻力中氣TOC o 1-5 h z相傳質(zhì)阻力，液相傳質(zhì)阻力，傳質(zhì)速率。2、某逆流操作的吸收塔底排出液中溶質(zhì)的摩爾分率x=2X10-4,進(jìn)塔氣體中溶質(zhì)的摩爾分率為y=0.025，操作壓力為101.3kPa，汽液平衡關(guān)系為ye=50 x，現(xiàn)將操作壓力由10

2、1.3kPa增至202.6kPa，求塔底推動(dòng)力(y-ye)增至原來的倍，(xe-x)增至原來的倍。3、某逆流吸收塔，用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械囊兹芙M分，入塔混合氣濃度為0.04，出塔混合氣濃度為0.02，操作液氣比L/V=2(L/V)min,氣液相平衡關(guān)系為ye=2x,該吸收塔完成分離任務(wù)所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)Nog為，理論板數(shù)N為。OG4、一座油吸收煤氣中苯的吸收塔，已知煤氣流量為2240(NM3/hr),入塔氣中含苯4%，出塔氣中含苯0.8%(以上均為體積分率)，進(jìn)塔油不含苯，取L=1.4Lmin,已知該體系相平衡關(guān)系為：Y*=0.126X，試求：溶質(zhì)吸收率耳Lmin及L(kmol/h)求出塔

3、組成Xjkmol苯/kmol油)求該吸收過程的對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力AYm(5)用解析法求NOG；(6)為了增大該塔液體噴淋量。采用部分循環(huán)流程，在保證原吸收率的情況下，最大循環(huán)量L為多少，并畫出無部分循環(huán)和有部分循環(huán)時(shí)兩種情況下的操作線。5、在一個(gè)逆流操作的吸收塔中，某截面上的氣相濃度為y(摩爾分率，下同)，液相濃度為x,在一定溫度下，氣液相平衡關(guān)系為ye=mx,氣相傳質(zhì)系數(shù)為ky,液相傳質(zhì)系數(shù)為kx,則該截面上的氣相傳質(zhì)總推動(dòng)力可表示為，氣相傳質(zhì)總阻力可表示為；如果降低吸收劑的溫度，使相平衡關(guān)系變?yōu)閥e=mx，假設(shè)該截面上的兩相濃度及單相傳質(zhì)系數(shù)保持不變，則傳質(zhì)總推動(dòng)力，傳質(zhì)總阻力中氣相傳質(zhì)阻力，

4、液相傳質(zhì)阻力，傳質(zhì)速率。(y-mx,1/Ky=ky+m/kx,增大，不變，減小，增大)6、某逆流操作的吸收塔底排出液中溶質(zhì)的摩爾分率x=2X10-4,進(jìn)塔氣體中溶質(zhì)的摩爾分率為y=0.025，操作壓力為101.3kPa，汽液平衡關(guān)系為ye=50 x，現(xiàn)將操作壓力由101.3kPa增至202.6kPa，求塔底推動(dòng)力(y-ye)增至原來的倍，(xe-x)增至原來的倍。(43,8/3)y-ye=0.025-0.01=0.015xe-x=0.0005-2*10-4=3*10-4y-ye=0.025-0.005=0.02xe-x=0.001-2*10-4=8*10-4(xe-x)/(xe-x)=8/3=

5、2.67P=101.3kPa：ye=50 x=50*2*10-4=0.01xe=y/50=0.025/50=0.0005P=202.6kPa：ye=25x=25*2*10-4=0.005xe=y/25=0.025/25=0.001(y-ye)/(y-ye)=0.02/0.015=4/3=1.337、某逆流吸收塔，用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械囊兹芙M分，入塔混合氣濃度為0.04，出塔混合氣濃度為0.02，操作液氣比L/V=2(L/V)min,氣液相平衡關(guān)系為ye=2x,該吸收塔完成分離任務(wù)所需的理論板數(shù)N為_。解：L/V=2(L/V)min,(L/V)min=(yb-ya)/(xbe-xa)=(yb-y

6、a)/(yb/m)=(0.04-0.02)/(0.040.02)=1,L/V=2=m操作線與相平衡線平行，S=1，xa=0，ym=ya=0.02，N=NOG=(yb-ya)/ym=(0.04-0.02)/0.02=11、一座油吸收煤氣中苯的吸收塔，已知煤氣流量為2240(NM3/hr)，入塔氣中含苯4%，出塔氣中含苯0.8%(以上均為體積分率)，進(jìn)塔油不含苯，取L=1.4Lmin,已知該體系相平衡關(guān)系為：Y*=0.126X，試求：(2)溶質(zhì)吸收率耳Lmin及L(kmol/h)求出塔組成Xjkmol苯/kmol油)求該吸收過程的對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力AYm(5)用解析法求NOG；(6)為了增大該塔液體噴

7、淋量。采用部分循環(huán)流程，在保證原吸收率的情況下，最大循環(huán)量L為多少，并畫出無部分循環(huán)和有部分循環(huán)時(shí)兩種情況下的操作線。解：(1)n=(Yb-Ya)/YbYayaYb=yb/(1-yb)=0.04/(1-0.04)=0.0417n=(0.0417-0.008)/0.0417=80.7%(2)G=2240/22.4=100kmol/hG=100(1-0.04)=96kmol/hB(L/G)min=(Yb-Y)/(Xb*-0)=(0.0417-0.008)/(0.041加.126-0)0.102babLmin=0.102x96=9.792kmol/hLs=1.4Lmin=1.4x9.792=13.7

8、kmol/h3)Ls/GB=(Yb-Ya)/(Xb-0)=13.7/96=0.143X=(0.0417-0.008)/(Ls/G)=0.24bB(4)AY=Y-Y*=0.0417-0.126x0.24=0.01146bbbAYm=(Ayb-Aya)/ln(Ayb/Aya)=(0.01146-0.008)/ln(0.01146/0.008)=0.009635)S=mV/L=0.126*96/13.7=0.883NOG110.883lnG-s)44YmXaa=3.42(6)部分循環(huán)，入口液量為(L+L),入塔濃度為X,a在最大L下，X處在最大。a(Ls/G)max=(0.0417-0.008)/(

9、K-X)BbaXa=Ya/0.126=0.008/U26=0.0635(Ls+Ls)/GJmax=(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191BLsmax=0.191x96-13.7=4.64kmol/hLmax=Lsmax/(1-Xb)=4.64/(1-0.24)=6.1kmol/h2、在一逆流填料吸收塔內(nèi)，用三乙醇胺水溶液吸收汽相中的HS,進(jìn)塔氣相中2HS的含量為2.91%(體積%,下同)，要求HS的回收率不低于99%,操作溫度為2227C,壓力為1atm。進(jìn)塔為新鮮溶劑，出塔溶劑中HS濃度為0.0132kmol(HS)/kmol(溶劑)，塔內(nèi)惰性氣流速為0.015

10、kmol/(m2s)，體系的相平衡關(guān)2系為：Y*=2X。(1)試求最小液氣比和實(shí)際操作的液氣比。(2)若Pall(鮑爾)環(huán)在該體系中的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)為0.000395kmol/(n3.s.kpa),試求達(dá)到該生產(chǎn)要求所需要的填料高度。如果采用浮閥塔板，共需要25層才能夠達(dá)到該分離要求，試求浮閥塔板在該體系中的全塔效率。(4)試計(jì)算Pall環(huán)填料的等板高度HETP。解：(1)Y二亠=0-0291=0.03b1y10.0291bHS的回收率不低于99%2Y=Y(1-n)=0.03x(1-0.99)=0.0003aby-2x在低濃度下近似可表示為Y-2X并且Y=0.03bX=Y/m=0.03/2

11、=0.015beb進(jìn)塔為新鮮溶劑，即X=0a(L)YY0.030.0003=ba=1.981V丿XX0.015minbeaX=0.013bLYY0.030.0003ba2.28VXX0.013ba(2)S=mV/L=2/2.28=0.877_1_1-0.877=20.96mXln(1S)ba+SmXaaln(10.877)0.03+0.8770.0003Ka=0.000395kmol/(m3.s.kpa)Y惰性氣體流速V=0.015kmol/(m2s)0.015VH=0.3748mOGKa0.000395x101.33Yh=HN=20.96x0.3748=7.86m0OGOG止=口noglnS

12、理論板數(shù)/實(shí)際板數(shù)效率(4)HETP=ho:N理論S10.8771,N=N=x20.96=19.64lnSOGln0.877N=25Eo=N理論/N實(shí)際=伽=0.419.6419.64/25=0.7863、某生產(chǎn)過程產(chǎn)生兩股含有HCl的混合氣體,一股混合氣的流量GJ=0.015kmol/s,HCl濃度yG1=0.1(摩爾分率),另一股流量G2=0.015kmol/s,HCl濃度yG2=0.04(摩爾分率)。今擬用一個(gè)吸收塔回收兩股氣體中的HCl,總回收率不低于85%,所用吸收劑為20C純水，亨利系數(shù)E=2.786X105Pa,操作壓力為常壓,試求：(1)將兩股物料混合后由塔底入塔(附圖1中的a

13、),最小吸收劑用量為多少？若將第二股氣流在適當(dāng)高度單獨(dú)加入塔內(nèi)(附圖1中的b),最小吸收劑用量有何變化？(2)若空塔氣速取0.5m/s,并且已經(jīng)測(cè)得在此氣速下的Kya=8X10-3kmol/(s.m3),實(shí)際液氣比取最小液氣比的1.2倍，那么混合進(jìn)料所需填料層高度為多少？(3)若塔徑、實(shí)際液氣比與(2)相同,第二股氣流在最佳位置進(jìn)料,所需填料層高為多少？中間進(jìn)料位于何處？解：(1)在操作條件下，系統(tǒng)的相平衡常數(shù)為E2.786x105m二一二=2.75P1.013x105第一種情況：兩股氣體混合后的濃度為y=yGi+yG2=J】+0.04=0.07122氣體出口濃度為：y=(1-n)y=(1-0

14、.85)x0.07=0.010521兩股氣體混合后進(jìn)塔的最小液氣比(參見附圖2中的操作線ab)為IG丿minx1max0.07-0.0105007=2.33752.75Lmin=2.3375G=2.3375(G1+G2)=2.3375X0.03=0.0701kmol/s第二種情況：當(dāng)兩股氣體分別進(jìn)塔時(shí)，塔下半部的液氣比大于上半部，操作線將首先在中間加料處與平衡線相交(參見附圖3)對(duì)中間進(jìn)料口至塔頂這一段作物料衡算，可求出達(dá)到分離要求所需最小液氣比為：=2(G丿y/mminG20.04-0.01050.04/2.75=2.028Lmin=2.028G=2.028(G1+G2)=2.028X0.0

15、3=0.0608kmol/s吸收塔的下半部的液氣比為：二04=4056G0.041x-1max2.75對(duì)下半部作物料衡算可得到液體最大出口濃度為：X=0.02931max連接(y2,0)、(yG2,yG2/m)和(yG1,x1max)三點(diǎn)即得分段進(jìn)料最小液氣比操作線。1)混合進(jìn)料混合氣體的總體積流量為：v=22.4xT(G+)=22.4x293x0.03=0.721m3/sT122730吸收塔直徑為：d=.：巫4x0.721=1.355m兀uV3.14x0.5液體出口濃度為：x1=(yy)+x=1.2x2.3375x(0.070.0105)=0.0212，L122平均傳質(zhì)推動(dòng)力為：Ay=61一

16、mX1)6-一mx-)_(.7藥7x.212).105mln/12、ymx11,ymx/22ln(0.072.75x0.02120.0105=0.011填料層高：h=-0.03KyaQAym8x0.001x1.4420-07-0-0105=14.1m0.011在實(shí)際液氣比下的操作線如附圖線段ab所示。2）兩股進(jìn)料在吸收塔的上半部（操作線ab）：G1.2x2.33752LxxA20.040.01=2.805中間加料處吸收液濃度為：x=0.0107AAym(上段)(y一mx)(y一mx)(0.042.75x0.0107)0.0105AA2LAymxInAaymx220.042.75x0.0107=0.105In0.0105H上段KaQyy0.03Aym0.008x1.4420.040.0105=7.31m0.0105在吸收塔下半部（操作線bc）,液體流率不變，氣體流率減半:?=0-5x2-085=二0.1一0.041.4025xxx0.01071A1Aym（下段）H下段液體出口