化工原理吸收习题答案

题1. 已知在0.1MPa（绝压）、温度为30℃时用清水吸收空气中的SO2，其平衡关系为y A*= 26.7x A。如果在吸收塔内某截面测得气相中SO2的分压4133Pa，液相中SO2浓度为C A = 0.05kmol·m-3，气相传质分系数为k g = 4.11×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1，液相传质分系数

k L=1.08×10-4m·s-1，且溶液的密度等于水的密度。试求在塔内该截面上：（1）气－液相界面上的浓度C A,i和p A,i; （2）K G和K L及相应的推动力；（3）本题计算方法的基础是什么？

解：（1）求p A,i和C A,i

查30℃, ρ水= 995.7kg·m-3

E = mP = 26.7 ⨯ 101325 = 2.71 ⨯ 106Pa

对定常吸收过程，

k g(p A - p A,i) = k L(C A,i- C A)

以C A,i = p A,i H

代入解得：p A,i = 3546.38Pa

C A,i = p A,i H = 3546.38 2.04 × 10-5 =

0.0724kmol·m-3

（2）求K G、K L及相应的推动力。

= + = +

K G = 1.43×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1

C A* - C A = 0.084 -0.05 = 0.034kmol·m-3

（3）本题计算方法的基础是双膜理论。

题2. 在填料层高为6m的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸汽。混合气流速为200kmol·(m2·h)-1,其初始苯体积含量为2％，入口洗油中不含苯，流量为40kmol·(m2·h)-1。操作条件下相平衡关系为Y A*=0.13X A，气相体积传质系数K Y a近似与液量无关，为0.05kmol·(m3·s)-1。若希望苯的吸收率不低于95％，问能否满足要求？

解: 要核算一个填料塔能否完成吸收任务，只要求出完成该任务所需的填料层高H需，与现有的填料层高度h比较，若H需< H，则该塔能满足要求。

解：

Y A,2 = 0.0204 ⨯ (1 - 0.95) = 1.02 ⨯ 10-3

q n,B/S = 200 ⨯ (1-0.2) =196kmol·(m2·h)-1

X A,2 = 0

塔顶：△Y A,2 = Y A,2 -Y A,2* = 1.02×10-3

塔底：△Y A,1 = Y A,1 -Y A,1* = 0.0204 - 0.13 ⨯ 0.095 = 8.05 ⨯ 10-3

该塔不能满足要求。

3. （16分）

解：已知：D=0.8m , L S =1200kg.h-1, G=1000Nm3.h-1

y1=0.013 φ=0.995 x2=0 y*=0.75x

K y a = 0.055kmol.m-3.s-1

L s =1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s （1分）

G =1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s （1分）

∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49

x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868 （2分）

y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065 （2分）

∵ Z＝H OG×N OG

（1分）

而N OG =(y1-y2)/Δym （1分）

Δy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490 （1分）

Δy2=y2-y2*=0.000065-0=0.000065 （1分）

Δy m =(Δy 1-Δy 2)/ln(Δy 1/Δy 2)

（2分）

=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)

=0.001396

∴N OG =(0.013-0.000065)/0.001396=9.266

（1分）

H OG ＝Ｇ/（Ｋy a Ω）

（2分）

＝0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.055)=0.449(m)

∴Z ＝9.266×0.449=4.2m （1分）

题4 在一塔径为0.8m 的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，

要求氨的吸收率为99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为

1400kg/h ，气体总压为101.3kPa ，其中氨的分压为1.333 kPa 。若实际

吸收剂用量为最小用量的1.4倍，操作温度（293K ）下的气液相平衡

关系为Y *=0.75X ，气相总体积吸收系数为0.088kmol/m 3·s ，试求

（1）每小时用水量；

（2）用平均推动力法或解吸因数法求出所需填料层高度。

解

(1) 0132.03

.101333.11==y 0134.00132.010132.01111=-=-=y y Y

0000669.0)995.01(0134.0)1(12=-=-=ηY Y 02=X 因混合气中氨含量很少，故kg/kmol 29≈M

kmol/h 7.47)0132.01(29

1400=-=V 5.08.0785.02=⨯=Ω㎡

由式（5-75）得kmol/h 6.35075.00134.0)0000669.00134.0(7.472*121min =--=--=X X Y Y V L 实际吸收剂用量L =1.4L min =1.4×35.4=49.8kmol/h

(2) X 1 = X 2+V （Y 1－Y 2）/L =0+0128.08

.49)0000669.00134.0(7.47=- 00953.00128.075.075.01*1=⨯==X Y 0*2=Y

00387.000953.00134.0*111=-=-=∆Y Y Y 0000669.000000669.0*222=-=-=∆Y Y Y 000936.00000669.000387.0ln 0000669.000387.0ln 2

121m =-=∆∆∆-∆=∆Y Y Y Y Y OG N =

m 21Y Y Y ∆-=24.14000936.00000669.00134.0=- a ΩK V H Y =OG =m 30.05.0088.03600/7.47=⨯ OG OG H N Z ⋅==14.24×0.30=4.27m