化工原理气体吸收典型例题题解

pCO2 ,e ExCO2 1.88 105 4.11 104 77.3kPa
解吸
pCO2 ,e pCO2 77.3 60 17.3kPa
pCO2 ,e pCO2
例2：惰性气体与CO2的混合气体中，CO2的体积分数为30% ，在 表压1 Mpa下用水吸收。设吸收塔底水中溶解的CO2达到饱和，此 吸收液在膨胀槽中减压（表压）至20kPa ，放出大部分CO2 ，然后 再在解吸塔中吹气解吸。设全部操作范围内水与CO2的平衡关系服 从亨利关系，操作温度为20oC ，求1kg水在膨胀槽中最多能放出多 少kg的CO2气体？ 膨胀槽
1 1 1 K x kx ky m
平均推动力方法的另一种表达方式：
当气液平衡关系可以用亨利定律来表示时，y=mx
N OG y1 y 2 y1 y 2 y 1 ln y m y 1 y 2 y 2
y1 y 2 y m x1 ln 1 y1 m x1 y 2 m x 2 y 2 m x2


膨胀槽内CO2发生解吸,解吸后,CO2在气、液相中的浓度是呈平衡的。 解吸气的总压力（即膨胀槽中压力）为
PT 20 103 101.3 103 121.3 103 Pa
25oC时水的饱和蒸气压
pw 3.2 103 Pa
可见水蒸气的分压是很小的，一般来说，可以不考虑。
第8章 吸收 典型例题题解
相平衡关系的应用 例1：在总压1200kPa ,温度303k下，含CO25.0%（V%）与含CO2 1.0g/l 的水溶液相遇，问：发生吸收还是解吸？并以分压差表示传 质的推动力。 解：
判断传质的方向，即将溶液中溶质的平衡分压pe 与气相中的分压进行比较。
pCO2 ,e ExCO2
气流B
z
液 体 A
在dτ时间内汽化的CCl4量=CCl4扩散出管口的量
AN A d
L Adz
MA
L dz NA M A d
P D pB 2 L dz ln RT z pB1 M A d
z0
2zdz
z
2M A
L
DP pB 2 ln d RT pB 1 0
吸 收 塔
解 吸 塔
解：吸收塔塔底气相中CO2的分压（绝对压）
pCO2 1 106 0.1 106 30% 0.33 106 Pa
查 25oC下，CO2在水中溶解的亨利系数 E 1.66 102 MPa CO2在水中的饱和浓度(最大浓度)
xCO2 0.33 106 2 0 . 20 10 0.002 8 E 1.66 10 pCO2
膨胀之后水中的CO2含量
m 0.0049 0.0017 0.0032kg / kg
71.1 10 5 44 m2 0.0017 1 18
例3： 扩散传质速率方程式的应用----气相扩散系数的测定
在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体，该组分通过静止 气层 z 扩散至管口被另一股气流 B 带走。紧贴液面上方组分A的分 压为液体A在一定温度下的饱和蒸气压，管口处A的分压可视为零。 组分A的汽化使扩散距离 z 不断增加，记录时间τ与 z的关系。
B 3.21 10 3
m2 s
z2

2 1 m D B 9.12 106 2 M A P ln pB 2 s pB 1
L RT
传质阻力的问题
ky 小或 m小，气膜控制
1 m ky kx
1 1 m K y ky kx
kx 小或 m大，液膜控制
1 1 kx ky m

0 24.9 46.7 74.8
ks
z mm
10 20 30 40 50
气流B
9.34
z
液 体 A
109.0
60
在101.3kPa , 48oC下，测定CCl4在空气中 的扩散系数。
解： 作拟定态处理，某时刻τ，扩散距离为 z时的分子扩散速率
P D pB 2 NA ln RT z pB 1
y1 y 2 y1 mx1 ln y1 y 2 m x1 x 2 y 2 mx2
y1 y 2 y1 mx 1 ln y1 y 2 m G y1 y 2 y 2 mx 2 L y mx1 1 N OG ln 1 m y 2 mx2 1 L G
996 CM Cs
E 1.88 10 kPa
5
C CO2
1.0
44 mol 1 kmol 1 l 44 m 3
18 .02 55 .3 kmol 1 m3
x CO2
C CO2 CM

44 4.11 10 4 55.3
1
pCO2 1200 5.0% 60kPa
pCO2 121.3 10 3.2 10 118.1 10 Pa
3 3 3
液相中的CO2浓度
x CO 2
118.1 103 5 71 . 1 10 E 1.66 108
pCO2
膨胀之前水中的CO2含量
x1 0.002 44 0.002 0.0049kg / kg X1 0.002 m 1 1 18 1 x1 1 0.002

2 M A DP pB 2 z z0 RT ln p B1 L
2 2
2 M A DP pB 2 z z0 RT ln p B1 L
2 2
在直角坐标上，以 z2为纵坐标，τ为横坐标，得直线的斜率B，其 中含扩散系数 D
根据流程画操作线 例1：吸收塔根据流程画操作线
y1
x2
x3
y3
y2 x1
x2
y1
y2
y3

L G
L G
x3
x2
x1
例2：解吸塔根据流程画操作线 操作线在平衡线的下方因为 y e y
L
x1
G
y1
1 L 2
1
y
L G
x2
源自文库y2
y2
y3 0
x3
1 L 2
x3