化工原理吸收习题及答案

13 在填料层高度为5m 的常压填料塔内，用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分，气液逆流接触，液气比为1.5，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x ，溶质回收率为90%。今若保持气液两相流量不变，而欲将回收率提高到95%，问填料层高应增加多少m ？ 解：原工况下： 8.05

.12.1==G L m ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--⎪⎭⎫ ⎝⎛--=L m G L m G L

m G L m G m x y m x y L m G N L mG OG η111ln 11ln 1ln 112221 ()15.58.09.0118.01ln 8.011=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+---= m N H H OG OG 97.015

.55=== 新工况下：

L,G 不变,m 不变,∴H OG 不变, mG/L 不变,η’=0.95 ()84.78.095.0118.01ln 8.011=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+---= 又L 、G 不变，m 不变OG H ∴不变

m N H H OG

OG 6.784.797.0=⨯='⋅=' 填料层应增加的高度 m H 6.256.7=-=∆

14 拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收废气中的氨气。废气流量为2500m 3/h （标准状

态），废气中氨的浓度为15g/m 3（以标准状态计），要求回收率不低于98%。若吸收剂用量为

3.6 m 3/h ，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x ，气相总传质单元高度为0.7m 。试求：

(1)全塔气相平均吸收推动力；(2)所需填料层高度。

解：(1) h kmol V G /61.1114

.2225004.22===

h kmol L /2001810006.3=⨯= 摩尔分率 0198.04

.22100017151==y ()()000396.0%9810198.0112=-⨯=-=ηy y 0108.061

.111200000396.00198.02211=-=+-=x G L y y x 00684

.00108.02.10198.0111=⨯-=-=∆mx y y ()

⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⎪⎭⎫ ⎝⎛--='L m G L m G L m G 'OG 111ln 11N η

000396.002.1000396.0222=⨯-=-=∆mx y y 00226.0000396.000684.0ln 000396.000684.0ln 2

121=-=∆∆∆-∆=∆y y y y y m (2) 59.800226

.0000396.00198.021=-=∆-=m OG y y y N m N H H O G O G 0.659.87.0=⨯=⋅=

15 流率为0.04kmol/(m 2⋅s)的空气混合气中含氨2%（体积%），拟用一逆流操作的填料吸收塔回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，液气比为最小液气比的 1.5倍，操作范围内的平衡关系为y = 1.2x ，所用填料的气相总体积传质系数

K y a=0.052kmol/(m 3⋅s)，试求：

(1)液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）；(2)全塔平均推动力△y m ；(3)填料层高度。 解：属于低浓气体吸收。

(1)()()001.0%951%2112=-⨯=-=ηy y 168.10004.02.102.0001.002.02121

min =--=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛x m

y y y G L

752.1168.15.15.1min =⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=G L G L 0112.00004.0752

.1001.002.02211=+-=+-=x L y y x (2) 00656

.0012.02.102.0111=⨯-=-=∆mx y y 00052.00004.02.1001.0222=⨯-=-=∆mx y y 00238.000052.000656.0ln 00052.000656.0ln 2

121=-=∆∆∆-∆=∆y y y y y m (3)98.700238.0001.002.021=-=∆-=

m OG y y y N m a K G H y OG 77.0052

.004.0=== m N H H OG OG 1.698.777.0=⨯=⋅=

16 某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层高度为9m ，平衡关系为y = 1.4x ，现场测得气体进、出口浓度分别为y 1=0.03，y 2=0.002，液体出口浓度

x 1=0.015（均为摩尔分率）。试求：

(1) 操作液气比L / G ；（2）气相总传质单元高度H OG ；（3）如果限定气体出口浓度

0015.02

='y ，为此拟增加填料层高度，则在保持液气流率均不变的条件下应增加多少高度？

解：属低浓气体吸收 (1) 87.1015

.0002.003.00121=-=--=x y y G L (2) 749.087

.14.1==G L m ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--⎪⎭⎫ ⎝⎛--=L m G m x y m x y L m G L

m G N OG 22211ln 11 ()0.6749.0002.003.0749.01ln 749.011=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=

m N H H OG OG 5.10

.69===

(3) ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+'⎪⎭⎫ ⎝⎛--='L m G y y L m G L

m G N L m G N m G L OG OG 211ln 11,

,,,不变则不变不变不变增加填料层高度， ()98.6749.00015.003.0749.01ln 749.011=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+--= m N H H OG

OG 5.1098.65.1=⨯='⋅=' 塔应加高m H H H 5.195.10=-=-'=∆

17 在逆流操作的吸收塔内,用清水吸收氨-空气混合气中的氨,混合气进塔时氨的浓度y 1=0.01(摩尔分率),吸收率90%,操作压力为100kpa,溶液为稀溶液,系统平衡关系服从拉乌尔定律,操作温度下,氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为90kpa 。

试求：(1)溶液最大出口浓度;(2)最小液气比;

(3)当吸收剂用量为最小用量的2倍时,传质单元数为多少? (4)传质单元高度为0.5m 时,填料层高为多少米?

解：系统服从拉乌尔定律

(1)y=(p°/p)x=90/100x=0.9x

x 1e =y 1/m=0.01/0.9=0.011

(2)(L /G )min =(y 1-y 2)/(y 1/m)=m η=0.9×0.9=0.81

(3)(L/G )=2(L /G )min =2×0.81 =1.62

1/A=mG/L =0.9/1.62=0.556