化工原理吸收习题答案

题1.已知在0.1MPa（绝压）、温度为30℃时用清水吸收空气中的SO2，其平衡关系为yA*=26.7xA。如果在吸收塔内某截面测得气相中SO2的分压4133Pa，液相中SO2浓度为CA=0.05kmol·m-3，气相传质分系数为kg=4.11×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1，液相传质分系数kL=1.08×10-4m·s-1，且溶液的密度等于水的密度。试求在塔内该截面上：（1）气－液相界面上的浓度CA,i和pA,i;（2）KG和KL及相应的推动力；（3）本题计算方法的基础是什么？解：（1）求pA,i和CA,i查30℃,水=995.7kg·m-3E=mP=26.7101325=2.71106Pa对定常吸收过程，kg(pA-pA,i)=kL(CA,i-CA)以CA,i=pA,iH代入解得：pA,i=3546.38PaCA,i=pA,iH=3546.382.04×10-5=0.0724kmol·m-3（2）求KG、KL及相应的推动力。=+=+KG=1.43×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1CA*-CA=0.084-0.05=0.034kmol·m-3（3）本题计算方法的基础是双膜理论。题2.在填料层高为6m的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸汽。混合气流速为200kmol·(m2·h)-1,其初始苯体积含量为2％，入口洗油中不含苯，流量为40kmol·(m2·h)-1。操作条件下相平衡关系为YA*=0.13XA，气相体积传质系数KYa近似与液量无关，为0.05kmol·(m3·s)-1。若希望苯的吸收率不低于95％，问能否满足要求？解:要核算一个填料塔能否完成吸收任务，只要求出完成该任务所需的填料层高H需，与现有的填料层高度h比较，若H需H，则该塔能满足要求。解：YA,2=0.0204(1-0.95)=1.0210-3qn,B/S=200(1-0.2)=196kmol·(m2·h)-1XA,2=0塔顶：△YA,2=YA,2-YA,2*=1.02×10-3塔底：△YA,1=YA,1-YA,1*=0.0204-0.130.095=8.0510-3该塔不能满足要求。3.（16分）解：已知：D=0.8m,LS=1200kg.h-1,G=1000Nm3.h-1y1=0.013φ=0.995x2=0y*=0.75xKya=0.055kmol.m-3.s-1Ls=1200/(3600×18)=0.0185kmol/s（1分）G=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s（1分）∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868（2分）y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065（2分）∵Z＝HOG×NOG（1分）而NOG=(y1-y2)/Δym（1分）Δy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490（1分）Δy2=y2-y2*=0.000065-0=0.000065（1分）Δym=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2)（2分）=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)=0.001396∴NOG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266（1分）HOG＝Ｇ/（ＫyaΩ）（2分）＝0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.055)=0.449(m)∴Z＝9.266×0.449=4.2m（1分）题4在一塔径为0.8m的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为1400kg/h，气体总压为101.3kPa，其中氨的分压为1.333kPa。若实际吸收剂用量为最小用量的1.4倍，操作温度（293K）下的气液相平衡关系为Y*=0.75X，气相总体积吸收系数为0.088kmol/m3·s，试求（1）每小时用水量；（2）用平均推动力法或解吸因数法求出所需填料层高度。解(1)0132.03.101333.11y0134.00132.010132.01111yyY0000669.0)995.01(0134.0)1(12YY02X因混合气中氨含量很少，故kg/kmol29Mkmol/h7.47)0132.01(291400V5.08.0785.02Ω㎡由式（5-75）得kmol/h6.35075.00134.0)0000669.00134.0(7.472*121minXXYYVL实际吸收剂用量L=1.4Lmin=1.4×35.4=49.8kmol/h(2)X1=X2+V（Y1－Y2）/L=0+0128.08.49)0000669.00134.0(7.4700953.00128.075.075.01*1XY0*2Y00387.000953.00134.0*111YYY0000669.000000669.0*222YYY000936.00000669.000387.0ln0000669.000387.0ln2121mYYYYYOGN=m21YYY=24.14000936.00000669.00134.0aΩKVHYOG=m30.05.0088.03600/7.47OGOGHNZ=14.24×0.30=4.27m