第七章 - 大连理工大学化工原理及实验精品课程

第七章

1．已知101.3kPa，25℃时，100g水中溶有1g氨，其平衡分压为0.987kPa，在此浓度范围内气液平衡关系服从亨利定律。试求：亨利系数E，以kPa表示；H以kPa.m3/kmol表示；以及相平衡常数m值。

2．在20℃时，氧溶解于水中的平衡关系为p e=4.06×106x。式中p e为氧的平衡分压，kPa；x为氧在水中的摩尔分数。试求：

（1）与101.325kPa之大气充分接触的20℃水中最大溶氧浓度为多少？分别以摩尔分数和质量比表示。

（2）若将20℃的饱和含氧水加热至95℃，则最大溶氧浓度又为多少？分别以摩尔分数和质量比表示。

3．常压、30℃条件下，于填料塔中用清水逆流吸收空气-SO2混合气中的SO2。已知入塔混合气中含SO2为5%（体积分数），出塔气中SO2为0.2%（体积分数）；出塔吸收液中每100g含SO2为0.356g。若操作条件下气液平衡关系为y e=47.87x，试求塔底和塔顶处的吸收推动力，分别以Δy、Δx、Δp、Δc表示。

4．在1.1768Mpa、20℃条件下，用清水于填料塔内逆流吸收H2-CO2混合气中的CO2。已知入塔混合气中含CO2为30%（体积分数），假若出塔吸收液中CO2达到饱和，那么1kg水可吸收多少千克CO2。假定此吸收和解吸的平衡关系服从亨利定律。

5．在0℃、101.3kPa下，Cl2在空气中进行稳态分子扩散。若已知相距50mm两截面上Cl2的分压分别为

26.66kPa和6.666kPa，试计算以下两种情况Cl2通过单位横截面积传递的摩尔流量。

（1）Cl2与空气作等分子反向扩散；

（2）Cl2通过静止的空气作单向扩散。

6．在一直立的毛细玻璃管内装有乙醇，初始液面距管口10mm，如附图所示。管内乙醇保持为293K（乙醇饱和蒸气压为1.9998kPa），大气压为101.3kPa。当有一空气始终缓吹过管口时，经100h后，管内乙醇液面下降至距管口21.98mm处。试求该温度下乙醇在空气中的扩散系数。

7．吸收塔内某一横截面处气相组成y=0.05，液相组成x=0.01（均为摩尔分数），操作条件下相平衡关系为y e=2x，若两相传质系数分别为k y=1.25×10-5kmol/(m2.s.Δy)，k x=1.25×10-5kmol/(m2.s.Δx)，试求：

（1）该截面上相际传质总推动力、总阻力，气、液相阻力占总阻力分数，以及传质速率。

（2）若吸收温度降低，相平衡关系变为y e=0.5x。假定其余条件不变，则相际传质总推动力、总阻力，气、液相阻力占总阻力分数，以及传质速率又各如何？

8．用清水于填料塔中吸收空气中甲醇蒸气。操作温度为27℃、压力为101.3kPa，亨利系数H=0.5kN.m/kmol，k G=1.56×10-5kmol/(m2.s. kPa)，k L=2.08×10-5kmol/(m2.s. kPa)，求：

（1）总传质系数K G和K L；

（2）气相阻力占总阻力的分数。

9．硫铁矿焙烧的炉气中含SO29%（体积分数），其余可视为空气。将炉气冷却后送入吸收塔以清水逆流吸收其中的SO2，要求回收率为95%。若操作温度为30℃、压力为100kPa，每小时处理炉气为1000 m3，取操作液气比为最小液气比的1.2倍，气液平衡关系可视为直线。试求：

（1）操作液气比及用水量；

（2）吸收液出塔浓度。

10．在填料塔中用清水吸收空气-氨混合气中的氨。入塔混合气中含氨为5%（摩尔分数，下同），要求氨的回收率不低于95%，出塔吸收液含按4%。操作条件下气液平衡关系为y e=0.95x，试求：

（1）（q nL/q nG）操作及（q nL/q nG）min；

（2）所需传质单元数。

11．用煤油于填料塔中逆流吸收混于空气中的苯蒸气。入塔混合气含苯2%（摩尔分数，下同），入塔煤油中含苯0.02%，要求苯回收率不低于99%。操作条件下相平衡关系为y e=0.36x，入塔气体摩尔流率为0.012kmol/(m2.s)，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，总传质系数K y a=0.015kmol/(m3.s)。试求：（1）煤油用量；

（2）填料层高度。

12．对于低浓度气体吸收过程，试推导：H OG= H G + H L/A

式中A=L/（mG）吸收因子

13．用纯吸收剂逆流吸收贫气中的溶质组分，气液平衡关系服从亨利定律，相平衡常数为m。若吸收剂用量为最小用量的1.5倍，传质单元高度H OG=0.8m，试求：

（1）溶质回收率Φ=90%时，所需填料层高度；

（2）溶质回收率Φ=99%时，所需填料层高度； （3）对应如上两种回收率，吸收剂用量有何关系。 14．

在填料塔中用稀硫酸吸收混于空气中的氨。在以下三种情况下，气液流速及其它操作条件大体

相同，总传质单元高度H OG =0.8m ，试计算并比较所需填料层高度。入塔，要求氨的回收率不低于95%，出塔吸收液含按4%。操作条件下气液平衡关系为y e =0.95x ，试求： （1）混合气含氨1%（摩尔分数，下同），要求回收率90%； （2）混合气含氨1%（摩尔分数，下同），要求回收率99%； （3）混合气含氨5%（摩尔分数，下同），要求回收率99%。 15．

对于低浓度气体的逆流吸收，试证明：N OG = ln （Δy 1/Δy 2）/（1-1/A ）

式中Δy 1=y 1-y e1为塔底吸收推动力 Δy 2=y 2-y e2为塔顶吸收推动力 A=L/（mG ）为吸收因子 16．

用一直径为0.88m ，装有50mm ×50mm ×1.5mm 金属鲍尔环，填料层高为6m 的填料塔，以清水吸

收空气中混有的丙酮。在25℃、101.3kPa 下，每小时处理2000 m 3混合气，其中含有5%（摩尔分数，下同）丙酮，出塔尾气中含丙酮为0.263%，出塔的每1kg 吸收液中含丙酮61.2g 。若操作条件下的相平衡关系为y e =2.0x ，试计算： （1）丙酮的回收量和回收率； （2）操作液气比和吸收剂用量； （3）气相总体积传质系数；

（4）若将填料层加高3m ，则丙酮回收率提高到多少？可多回收多少丙酮？ （5）若填料层为无限高时，畜塔气体和液体中丙酮的极限浓度为多少？ 17．

试证明：若吸收过程中的平衡线和操作线均为直线时，传质单元数与理论板数的关系为：

当操作线与平衡线平行（A=1）时，N=N OG

18．用清水于填料塔中逆流吸收混合气中SO 2，混合气流量为5000标准m 3/h ，其中含SO 2为10%（体积分数），要求回收率为95%，操作条件下气液平衡关系为y e =26.7x ，试求：

)

l(11

1=N

N