吸收习题课计算题

1、在一填料塔中用清水逆流吸收混合空气中的氨气，混合气体的流率为0.0305kmol/m 2·s 。

氨浓度为0.01（体积分率），要求回收率为99％，水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下的平衡关系为2.02e y x =，气相体积总传质系数30.0611/y K a kmol m s =。

试求：（1）出塔的液相浓度1x ；
（2）传质单元数OG N （用吸收因数法）；
（3）填料层高度H 。

解：
（1）121
y y y η-=21(1)0.01(199%)0.0001y y η=-=-= 1212min 11e 220.010.0001() 2.00.0102.02y y y y L y G x x x m
---====--- min 1.5() 1.5 2.0 3.0L L G G
==⨯= 由全塔物料衡算：()1212()G y y L x x -=-
11220.010.0001()00.00333.0
G x y y x L -=-+=+= （2）解吸因数： 2.020.6733.0
mG S L === 12OG 22
1ln[(1)]1y mx N S S S y mx -=-+-- 10.01 2.020ln[(10.673)0.673]10.710.6730.0001 2.020
-⨯=-+=--⨯
（3）OG y 0.03050.500.0611
G H K a === OG OG 0.5010.7 5.4H H N =⋅=⨯=（m ）
2、某填料吸收塔，用清水除去混合气体中的有害物质，若进塔气中含有害物质5％（体积％），吸收率为90％，气体流率为32kmol/m 2·h ，液体流率为24kmol/m 2·h ，此液体流率为最小流率的
1.5倍。

如果物系服从亨利定律，并已知气相体积总传质系数s m kmol a K y ⋅=3/0188.0，该塔在常压下逆流等温操作，试求：
（1）塔底排出液的组成；
（2）所需填料层高度。

解：
（1）121
y y y η-=21(1)(190%)0.050.005y y η=-=-= 由全塔物料衡算：()1212()G y y L x x -=-
112232()(0.050.005)00.0624
G x y y x L =-+=-+= （2）]/[165
.1245.12min h m kmol L L ⋅=== 1212min 1e 21e 161()322y y y y L G x x x --====-
1122()2(0.050.005)0.09e x y y =-=-=
110.050.5560.09
e y m x === 320.5560.74124
mG S L ==⨯= 12OG 22
1ln[(1)]1y mx N S S S y mx -=-+-- 10.050.5560ln[(10.741)0.741] 4.6510.7410.0050.5560
-⨯=-+=--⨯
OG y 32/36000.4730.0188
G H m K a === 0.474 4.65 2.2()OG OG H H N m =⋅=⨯=
3、有一吸收塔用油吸收煤气中的苯蒸汽，已知煤气流量为2240m 3/h （标况），入塔气体中苯含量为4%，出塔气体中苯含量为0.8%（均为体积分率），进塔油中不含苯，取液体用量min 4.1L L =，已知气液平衡关系为0.126e y x =。

试求：（1）吸收率η；
（2）求min L 及)kmol/h (L ；
（3）求液体出塔组成1x ；
（4）求吸收的对数平均推动力。

解：（1）由吸收率的定义：
1210.040.008100%100%80%0.04
y y y η--=⨯=⨯= （2）由已知条件得煤气进口摩尔流率为：
kmol/h 1004.22/2240==G
最小液气比：
1.00126
.004.0008.004.0)(21212121min =--=--=--=x m y y y x x y y G L e km ol/h
101001.01.0min =⨯=⨯=G L kmol/h 14104.14.1min =⨯==L L
（3）由物料衡算：)()(2121x x L y y G -=-
代入数据得：)0(14)008.004.0(1001-=-x
解得：液体出塔组成为23.01
=x
（4）气体进、出口的推动力为： 011.023.0126.004.011111=⨯-=-=-=∆mx y y y y e
008.00126.0008.022222=⨯-=-=-=∆mx y y y y e
气相对数平均推动力：
009.0008.0011.0ln 008.0011.0ln 2
121=-=∆∆∆-∆=∆y y y y y m 液体进、出口的推动力为：
087.023.0126
.004.011111=-=-=-=∆x m y x x x e 063.00126
.0008.022222=-=-=-=∆x m y x x x e 液相对数平均推动力：
1212
0.0870.0630.070.087ln ln 0.063m x x x x x ∆-∆-∆===∆∆ 4、拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收混合气中的溶质A 。

已知入塔混合气体中含有A 为1%(体积%)，要求溶质A 的回收效率为80%，若水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下相平衡方程为y=x ，气相总传质单元高度为1m ，试求所需填料层高度。

解：属于低浓气体吸收，121y y y η-=
()()2112121min 122min 122210.01180%0.002
0.010.0020.80.01011.5 1.50.8 1.2110.8331.2
111ln 111e OG y y y y y y L y G x x x m
L L G G mG A L y mx N A y mx A A
η=-=⨯-=---⎛⎫==== ⎪-⎝⎭--⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭===⎡⎤-⎛⎫=-+⎢⎥ ⎪-⎝⎭⎣⎦- ()10.0110ln 10.8330.83310.8330.002103.06-⨯⎡⎤=
-+⎢⎥--⨯⎣⎦=
m N H H OG OG 06.306.31=⨯=⋅=
（也可以用推动力法求解。

）
5、在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A ，进塔气体中溶质A 的含量为8%(体积%)，吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y = 2.5x ，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：
(1)水溶液的出塔浓度；
(2)若气相总传质单元高度为0.6m ，现有一填料层高度为6m 的塔，问该塔是否合用？
解：
(1) 属于低浓气体吸收：121y y y η-=
()()2112121min 122min
10.08198%0.0016
0.080.0016 2.450.0802.51.2 1.2 2.45 2.94e y y y y y y L y G x x x m
L L G G η=-=⨯-=---⎛⎫==== ⎪-⎝⎭--⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭ 由物料衡算得：)()(2121x x L y y G -=-
12120.080.001600.0272.94
y y x x L G --=+=+= (2)85.094
.25.21===L mG A 12221
11ln 111OG y mx N A y mx A A ⎡⎤-⎛⎫=-+⎢⎥ ⎪-⎝⎭⎣⎦- ()15.1485.000016.0008.085.01ln 85.011=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+----=
m N H H OG OG 5.815.146.0=⨯=⋅=
即所需填料层高度应为8.5m ，大于6m ，故该塔不合用。

6、在常压逆流接触的填料塔，用纯溶剂S 吸收混合气中的可溶组分A 。

入塔气体中A 的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。

已知操作条件下的解吸因数为1,相平衡关系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03（摩尔分率）。

试计算：(1)操作液气比是最小液气比的多少倍；
(2)出塔液体的浓度；
(3)完成上述分离任务所需的气相总传质单元数OG N 。

解：(1)属于低浓气体吸收
()()0015
.0%95103.0112=-⨯=-=ηy y
103
.003.011===e x y m ； 根据解吸因数（吸收因数）的定义，有： 11
11====S m A
m G L 12121211min 12210.950.95e y y y y y y L m y y G x x x m m
η---⎛⎫=====⨯= ⎪-⎝⎭- 05.195
.01min ＝＝⎪⎭⎫ ⎝⎛G L G L （2）根据全塔物料衡算，)()(2121x x L y y G -=-，有：
0285.001
0015.003.02211=+-=+-=x G L y y x
(3) 气相总传质单元数OG N 为：
因数为1时：12y y y m ∆=∆=∆，故： 1910015.003.0121221222221=-=-=-==-=∆=∆∆-=y y y y y N y mx y y y y y y N OG
m m
OG 其中。