第九章 吸收

第九章 吸收

1 焦炉煤气含粗苯330Nm g （克/标准态米3），流量h Nm 310000，经洗油吸收后降为35.1Nm g ，求粗苯的吸收率和吸收量。设粗苯的平均分子量为100。 解：现煤气中的粗苯含量很低，可用给出的浓度代替摩尔比。 按式9-1：吸收率 95.0305.111=-=-≈B

A C C ϕ

吸收量 ()

hr kg G A 285105.130100003

=-≈

注：若按摩尔比计算，则粗苯的初始组成： 摩尔浓度 A C ，b 33.0100

30

m mol ==

摩尔分率 A y ，b 5107.64.2210003.0-⨯=⎪⎭

⎫

⎝⎛=

摩尔比 A Y ，b ()

31065.71-⋅⋅⨯=-=b A b

A y y

同理可算出其在吸收后的组成： 摩尔分率41036.34

.2210001005.1-⋅⨯=⋅=

a A y 41036.3-⋅⨯=a A Y 故 9504.00496.011=-=-=⋅⋅b

A a A Y

Y ϕ

可见，在本题情况下，近似解法的误差很小。

2 求温度为10℃及30℃下与总压atm 1空气接触的水中，氧的最大浓度（以

3m Nl 、l mg 、摩尔分率表示）及溶解度系数（以atm m g ⋅3及Pa m kmol ⋅3表示）。

氧在空气中的体积百分率为21﹪。

解：氧在水中的最大浓度即为接触状态下的平衡浓度，可由附录一查出其亨利系数E 后，按式9-5：E P X =*算出。

氧在空气中的分压 atm p 21.021.01=⨯=

氧在水中的摩尔浓度 3

m kmol cx c A **=

式中总浓度 35.5502.181000m kmol c =≈

其质量浓度332m kg c c M C A A A A ***==

再换算到mg ，需乘以310。

当以体积比32m NlO 水表示时，可按以下对气体的关系换算：

Nl Nm kmol 33104.224.221⨯==

现将查出及计算的结果列在下表中：

计算结果亦列入表中。

3 查得30℃下2SO 溶于水的平衡数据如下：

试换算成总压atm 1下的x-y 关系，并在x-y 图中作出平衡曲线。（题解中图从略）。

解：据例9-5中已得出的算式：()6.355+=a a X 及 760P P p y == 计算至三位有效数字，可得下表：

4. 25℃及atm 1下，含2CO 20﹪—空气80﹪（体积）的气体31m ，与31m 的清水在容积32m 的密闭容器中接触、传质。问2CO 在水中的最终浓度及剩余气体的

总压各为多少，设空气可视为不溶于水。若上述过程在atm 5下进行，求其结果。

解：本题中气相体积31m V =保持不变，随着2CO 的溶解，其分压A p 下降。查附表1，25℃下2CO 在水中的亨利系数atm E 1640=，

故达平衡时： x p A 1640=* （1） *A p 与x 的另一方程可从物料衡算得出： 气相失去的2CO 量： ()

()kmol p P RT V N A *-=2.01 水中得到的2CO 量： ()

xkmol cx N 02.1899712=⨯= 当总压atm P 1=，由21N N =，可得

()()x p A 34.552.029808206.01=-⨯* （2） 将（1）式代入（2）式： x x 135316402.0=-

510682.62993

2

.0-⨯==x

atm x p A 1096.01640==*

故剩余气体总压 P 余atm p P A 9096.08.0=+=*

当初始总压atm P 5=，仍按上述方法计算，可得： 410341.3299352.0-⨯=⨯=x atm x p A 548.01640==*

P 余atm 540.4548.058.0=+⨯=

以上计算中忽略了气相中水蒸气压的变化。

5 求上题在刚开始接触时的总传质推动力，分别以分压差，液相的摩尔分率差及浓度差表示。

解：以分压差表示的总推动力为*-A A p p 。

刚开始时atm p A 2.0=，0=*A p ，故atm p p A A 2.0=-*

。

以液相摩尔分率差表示时：

kmol kmolA x x 41022.1016402.0-*⨯=-=- 以液相摩尔浓度差表示时：

()()

()3341075.61022.102

.18997m kmil x x c c c A A --**⨯=⨯=-=- 当总压atm P 5=时，总推动力为上述的五倍。

6 在填料塔中用水吸收气体中所含的丙酮蒸气，操作温度20℃，压力atm 1，若已知传质系数atm s m kmol k G ⋅⋅⨯=-24105.3，s m k L 4105.1-⨯=，平衡关系服从亨利定律，亨利系数atm E 32=；求传质系数G K ，L K ，X K ，Y K 以及气相阻力在总阻力中所占的比例。

解：已知两相的传质系数G k 、L k ，可按式9-17求总传质系数G K ：

L

G G Hk k K 1

11+=

式中溶解度系数atm m kmol E C H ⋅===3734.1325.55 故 atm s m kmol K G ⋅⋅⨯=⨯⨯+

⨯=

---244

410492.1105.1734.11

105.311

按传质系数间的换算式，可得

y s m kmol P K K G Y ∆⨯==-2410492.1

H K K G

L =

734.15

.5510492.14⨯⨯==

=-H

C

K C K K G L X

x s m kmol ∆⨯=-231078.4

341033.85.55105.1--⨯=⨯⨯==C k k L X

气相阻力在总阻力中所占的比例为：

R 气/R 总426.0844

.385.2857

.21

1

=+=

=

G

G

K k 或6.42﹪