第五章例题

例5-1：含有30%（体积）的某种混合气体与水接触，系统温度为30℃，总

压为101.3。试求液相中的平衡浓度为若干。

解：令代表在气相中的分压，则由分压定律可知：

在本题的浓度范围内亨利定律适用。

依式可知：

其中H为30℃时在水中的溶解度系数。

由得：

30℃时在水中的亨利系数。又因为为难溶于水的气

体，故知溶液浓度甚低，所以溶液密度可按纯水计算，即取，则：

例5-2：已知某低浓度气体溶质被吸收时，平衡关系服从亨利定律，气膜吸收系

数，液膜吸收系数，溶解

度系数。试求气相吸收总系数，并分析该吸收过程的控制因素。：

解：因系统符合亨利系数，故可按计算总系数

由计算过程可知：

气膜阻力

，

而 液膜阻力

，

液膜阻力远小于气膜阻力，该吸收过程为气膜控制。

例5-3 在逆流吸收塔中，用洗油吸收焦炉气中的芳烃。吸收塔压强为105kPa ，温度为300K ，焦炉气流量为1000m 3/h ，其中所含芳烃组成为0.02（摩尔分率,下同），吸收率为95%，进塔洗油中所含芳烃组成为0.005。若取吸收剂用量为最小用量的1.5倍，试求进入塔顶的洗油摩尔流量及出塔吸收液组成。（操作条件下气液平衡关系为Y *

=0.125X ） 解：进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为

h

kmol y P

t V V /27.41)02.01(3.101105272732734.221000)1(3.1012732734.221=-⨯⨯+⨯=-⨯⨯+⨯= 进塔气体中芳烃的摩尔比0204.002

.0102

.01111=-=-=

y y Y 出塔气体中芳烃的摩尔比 00102.0)95.01(0204

.0)1(12=-=-=ηY Y

进塔洗油中芳烃摩尔比 00503.0005

.01005

.01222=-=-=

x x X h km ol X m

Y Y Y V

L /06.500503.0125.00204

.000102

.00204.027.412

121min =--⨯=--=

h kmol L L /59.706.55.15.1min =⨯== L 为每小时进塔纯溶剂用量。由于入塔洗油中含有少量芳烃，则每小时入塔的洗油量应为 L ′=L(1+X 2)=7.63kmol/h

11.059

.7)

00102.00204.0(27.4100503.0)(2121=-⨯+=-+

=L Y Y V X X 例5-4 在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中氨气，废气流量为2500m 3/h （标准状态下），其中氨气浓度为0.02（摩尔分率），要求回收率不低于98%，若水用量为3.6m 3/h ，操作条件下平衡关系为Y *

=1.2X （式中X ,Y 为摩尔比），气相总传质单元高度为0.7m ，试求：（1）塔低、塔顶推动力；全塔对数平均推动力 （2）气相总传质单元数 （3）填料层高度。

解：0204.002

.0102

.01111=-=-=

y y Y 00041.0)98.01(0204

.0)1(12=-=-=ηY Y 38.109)02.01(4

.222500

)1(4.2225001=-⨯=-⨯=

y V kmol/h h kmol L /20018

1000

6.3=⨯=

)()(2121X X L Y Y V -=- 0109.0)00041.00204.0(200

38.109)(211=-=-=

Y Y L V X 00732.00109.02.10204.0111=⨯-=-=∆mX Y Y 00041.02222==-=∆Y mX Y Y

0024.000041.000732

.000041

.000732.02

121=-=∆∆∆-∆=

∆Ln Y Y Ln

Y Y Y m 33.80024

.000041

.00204.021=-=∆-=

m OG Y Y Y N m H N H O G O G 83.57.033.8=⨯=⨯= 例5-5 空气和氨的混合气体，在直径为0.8m 的填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。已知送入的空气量为1390kg/h ，混合气体中氨的分压为1.33kPa ，经过吸收后混合气中有99.5%的氨被吸收下来。操作温度为20℃，压力为101.325kPa 。在操作条件下，平衡关系为Y *

=0.75X 。若吸收剂（水）用量为52kmol/h 。已知氨的气相体积吸收总系数K Y a =314kmol/(m 3

.h )。试求(1) 吸收液的出塔组成，

（2）所需填料层高度。（用吸收因数法）

解：0132.0325.10133.11==

y 0134.00132

.010132

.01111=-=-=y y Y

52107.6)995.01(0134.0-⨯=-=Y X 2=0

h kmol V /93.4729

1390

==

0123.052

107.60134.0(93.47)(5

211=⨯-=-=-L Y Y V X

6913.05293.4775.0=⨯===

L mV S 2000

107.600134.052221=-⨯-=---mX Y mX Y []4.136913

.0200)6913.01(6913.011

))(1(112221=+⨯--=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+----=

Ln S mX Y mX Y s Ln S N OG 304.0)8.0(785.031493

.472

=⨯⨯=Ω=

a K V H Y OG