化工原理习题答案第七章.docx

第7章吸收

7-1 ．100g水中溶解1gNH3，从手册查得200C时NH3的平衡分压为 986.6Pa，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H （单位为kmol m3 kPa 1）和相平衡常数 m ，总压力为 100kPa 。（答： H0.59kmol m 3kPa 1,m0.943）

解： c 1 170.582kmol m 3 ，

101 1000

H c0.5820.59mol Pa 1m 3，

Pe0.9866

y e

7.4 760

0.0099 ，100 101.3

1 17

x0.0105，1100

17 18

m y e0.0099

0.943 。

x0.0105

p*6

100 C时氧在水中的溶解度的表达式

3.313 10x, 式中p为氧在气相中的平衡

7-2 ．

分压，kPa ；x为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为21%，试求总压为 101kPa 时，每 m3水中可溶解多少 g 氧？（答：11.4g m3，或 0.35mol m 3）

解： Pe0.21101.321.3kPa，

x Pe21.3 6.42 10 6，

3.31310 6 3.31310 6

c 6.4210 632

11.4g m3。

181000

7-3 ．用清水吸收混合气中的NH 3，进入常压吸收塔的气体含NH 3体积分数为6%，吸收后气体含 NH 3体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为 0.012kmol NH 3 kmol 1水。此物系的平衡关系为 Y 2.52 X。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶ΔY2 0.00402，底ΔY10.034）

解： Y1

y10.06

0.064 ， Y2

y20.004

0.0402 ，

1 y110.06 1 y

2 1 0.004

塔底： Y e 2.52X 2.520.012 0.03024，

塔顶： Y e 2.52X 2.5200 ，

塔顶气相推动力Y20.00402，

塔底气相推动力Y1Y1Y e,10.0640.03024 0.034 。

7-4 ．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度 300K 下的溶解度系H2kmol m 3 kPa 1,传质系数 k G0.056kmol m 2 h 1kPa 1，

k L 0.075kmol m 2h 1kmol -1 m 3。求总传质系数 K G以及气相阻力在总阻力中所占的分数。（答： K G0.0408kmol m -2 h 1kPa 1,0.73 ）

解： K G1

1110.0408kmol m 2 h 1 kPa 1，

11

K G HK L0.056 2 0.075

气相阻力所占分率：

1

1 0.056

0.73。

1 0.056

2 0.075

7-5 ．从矿石焙烧送出的气体， 含体积分数 9%SO 2 ，其余视为空气。冷却后送入吸收塔，

用水吸收其中所含 SO 2 的 95% 。吸收塔的操作温度为 30 0 C ，压力为 100kPa 。每小时处理的炉气量为 1000m 3 （ 30 0 C 、100kPa 时的体积流量），所用液气比为最小值的 1.2 倍。求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为

液相 SO 2 溶解度 /

kgSO 2 100kg

1

H 2O

气相 SO 2 平衡分压

/ kPa

( 答：L

30120kg h 1, x 1

0.00206 )

解： Y 1

y 1 0.09

0.099 ，

1 y 1

1

0.09

Y 2

(1 )

(1 0.95) 0.099 0.00495

，

Y 1

V

1000 273 (1 0.09) 36.6kmol h 1 ，

22.4 303

进吸收塔 SO 2 的分压 P 1 101.3y 101.3 0.09

9.12kPa ，

由平衡关系内插得溶液平衡浓度为 0.877kgSO2 100kg -1 H 2O ， 换算为摩尔比 x 1,e

0.877 / 64 2.47 10 3，

100 /18

L

Y 1 Y 2

0.099 0.00495

38.1，

V

x

1, e

0.00247

min

L 1.2 L

1.2 38.1

45.69 ，

V

V min

L

min

V L

36.6 38.1

1394.5mol h 1 25100 kg h 1 ，

V

min

L 1.2L min 1.2 25100 30120kg h 1 ，

L Y 1 Y 2

x 1

Y 1 Y 2

0.099 0.00495

2.06 10 3 。

V

x 1

L 45.69

V

7-6 ．用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收 99% 。入塔的混合气中，含

苯 2% （摩尔分数）。入塔的煤油中，含苯 0.02% 。溶剂用量为最小用量的 1.5 倍，操作温度 为 500C ，压力为 100kPa 。平衡关系为 Y

0.36X ，总传质系数 K Y a

0.015kmol m 3 s 1 。

入塔气体的摩尔流量为 0.015kmol m 2 s 1 。求填料层高度。（ 答： Z

12m ）

解： y 1 0.02， y 2 0.02(1 0.99) 0.0002， x 2 0.0002 ，

L

Y 1 Y 2 y 1 y 2 0.02 0.0002

0.357 ，

V

X e ,1 X 2

x e,1 x 2

0.02

min

0.0002

0.36

L

1.5 L

1.5 0.357

0.536 ，

V

V

min