化工原理气体吸收题目

一．考察传质的推动力（较易）1在一吸收塔内，用含苯为0.5%（摩尔分数，下同）的再生循环洗油逆流吸收煤气中的苯。进塔煤气中含苯2.5%，要求出塔煤气中含苯不超过0.1%，已知气液平衡方程为xy065.0*。试计算：（1）塔顶处的推动力△y2和△x2；（2）塔顶排出煤气中苯的含量最低可降到多少；（3）塔低排出洗油中苯的含量最高可达到多少。解：（1）△y2=y2-y*2=y2-mx2=0.001-0.0650.005=0.000675△x2=222*2xmyxx=0104.0005.0065.0001.0（2）22*min,2mxyy=000325.0005.0065.0（3）myxx1*1max,1=385.0065.0025.0二．亨利定律等的应用（较易）2.在温度为40℃、压力为101.3kPa的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa时，氨在水中的溶解度为76.6g(NH3)/1000g(H2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x由*pEx亨利系数为*15.0kPa200.00.075pExkPa相平衡常数为t200.01.974101.3Emp由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40℃时水的密度为992.2kg/m3溶解度系数为kPa)kmol/(m276.0kPa)kmol/(m180.2002.99233SEMH三吸收系数的综合应用（中等难度）3.在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为105.0kPa，操作温度为25℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为2.126kmol/(m3·kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5kPa，液相组成为2.85kmol/m3，液膜吸收系数kL=2.12×10-5m/s，气相总吸收系数KG＝1.206×10-5kmol/(m2·s·kPa)。求该截面处（1）膜吸收系数kG、kx及ky；（2）总吸收系数KL、KX及KY；（3）吸收速率。解：(1)以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25℃时水的密度为0.997kg/m3溶液的总浓度为3t997.0kmol/m55.3918ckmol/m35232xtL55.392.1210kmol/(ms)1.17410kmol/(ms)kck＝255GGL11111()(mskPa)/kmol1.206102.1262.1210kKHk426.07310(mskPa)/kmol52G1.64710kmol(mskPa)k5232ytG105.01.64710kmol/(ms)1.72910kmol/(ms)kpk（2）由65GL10673.5m/s126.210206.1HKKm/s248.0180.105126.20.997SMHpm总22233yyx1110.248()(ms)/kmol7.89610(ms)/kmol1.729101.17410mKkk32y1.26610kmol(ms)K3242xy0.2481.26610kmol/(ms)3.14010kmol/(ms)KmK因溶质组成很低，故有6242XtL55.395.67310kmol/(ms)3.14210kmol/(ms)KcK5232YtG105.01.20610kmol/(ms)1.26610kmol/(ms)KpK（3）吸收速率为62AL*5.673102.1267.52.85kmol/(ms)NKcc521.31010kmol/(ms)四．塔径的计算（较难）4.某填料吸收塔内装有5m高，比表面积为221m2/m3的金属阶梯环填料，在该填料塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的溶质组分。已知混合气的流量为50kmol/h，溶质的含量为5％（体积分数％）；进塔清水流量为200kmol/h，其用量为最小用量的1.6倍；操作条件下的气液平衡关系为2.75YX；气相总吸收系数为42310kmol/(ms)；填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90％。试计算（1）填料塔的吸收率；（2）填料塔的直径。解：（1）惰性气体的流量为n,V50(10.05)kmol/h47.5kmol/hq对于纯溶剂吸收n,L12An,V12min/qYYmqYmX依题意n,Ln,Vmin2002.63247.51.6qqn,Ln,VminA(/)2.63295.71%2.75qqm（2）1110.050.0526110.05yYy21A10.052610.95710.00226YY0120.0000226.00526.02005.47221Ln,Vn,1XYYqqX111*0.05262.750.01200.0196YYY00226.0075.200226.0*222YYY00803.000226.00196.0ln00226.00196.0ln2121mYYYYY269.600803.000226.00526.0m21OGYYYNm798.0m269.65OGOGNZH由aKqHYVn,OG224OGYVn,m277.0m798.09.02211033600/5.47aHKqΩ填料塔的直径为m594.0m14.3277.04π4ΩD五．吸收剂的用量计算及填料层的高度（较难）5.在一直径为0.8m的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45kmol/h，二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为34.5YX，气相总体积吸收系数为0.0562kmol/(m3·s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。求水的用量（kg/h）及所需的填料层高度。解：1110.0320.0331110.032yYy21A10.033110.980.000662YY4110.0331*9.5941034.5YXm44110.76*0.769.594107.29110XX惰性气体的流量为n,V45(10.032)kmol/h43.56kmol/hq水的用量为n,V123n,L412()43.560.03310.000662kmol/h1.93810kmol/h7.291100qYYqXX34m,L1.9381018kg/h3.48810kg/hq求填料层高度m429.0m8.0785.00562.03600/56.432YVn,OGaKqH4111*0.033134.57.291100.00795YYY222*0.00066234.500.000662YYY12m120.007950.0006620.002930.00795lnln0.000662YYYYY07.1100293.0000662.00331.0m21OGYYYNm749.4m429.007.11OGOGHNZ