柴诚敬习题答案(08)第八章气体吸收
气体吸收习题 答案.
（2）若将填料层加高3m，可多回收多少kg丙酮？
解：
(2)
解得
22、用纯溶剂在一填料吸收塔内，逆流吸收某混合气体中的可溶组分。混合气体处理量为1.25Nm3/s，要求溶质的回收率为99.2%。操作液气比为1.71，吸收过程为气膜控制。已知10℃下，相平衡关系 ，气相总传质单元高度为0.8m。试求：
解：原工况：
新工况：
20、在一填料吸收塔内用洗油逆流吸收煤气中含苯蒸汽。进塔煤气中苯的初始浓度为0.02（摩尔比，下同），操作条件下气液平衡关系为 ，操作液气比为0.18，进塔洗油中苯的浓度为0.003，出塔煤气中苯浓度降至0.002。因脱吸不良造成进塔洗油中苯的浓度为0.006，试求此情况下（1）出塔气体中苯的浓度；
解：
以分压表示吸收总推动力
总阻力
总传质速率
液相阻力的分配
由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。
9、对习题8的过程，若吸收温度降低，甲醇在水中的溶解度系数H变为5.8 kmol/(m3·kPa)，设气、液相传质分系数与两相浓度近似不变，试求液相阻力分配为多少？并分析其结果。
吸收温度降低时总传质阻力
(2)L＝0.0224×1.398＝0.0313kmol/(m2·S)
L‘＝0.0224×1.457＝0.0326kmol/(m2·S)
15、用纯溶剂在填料塔内逆流吸收混合气体中的某溶质组分，已知吸收操作液气比为最小液气比的倍数为β，溶质A的吸收率为η，气液相平衡常数m。试推导出：
（1）制吸收过程，传质单元高度不变，
23、在一塔高为4m填料塔内，用清水逆流吸收混合气中的氨，入塔气体中含氨0.03（摩尔比），混合气体流率为0.028kmol/(m2·s),清水流率为0.0573kmol/(m2·s)要求吸收率为98％，气相总体积吸收系数与混合气体流率的0.7次方成正比。已知操作条件下物系的平衡关系为 ，试求：
化工原理课后习题答案6气体吸收
第6章气体吸收1）总压100 ，温度25C 的空气与水长时间接触，水中的’的浓度为多少?分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。
空气中的体积百分率为0.79。
解：将空气看作理想气体：y=0.79 p*=yp=79kPa 查表得 E=8.76X i05kPa6x p*/E 10H= /(EMS) 1000/(8.76 105 18)6.342 10 6kmoL/(kN.m)C=p*H=79 0.342 X0-5=5.01 X0-4kmol/m 32）已知常压、25T 下某体系的平衡关系符合亨利定律， 亨利系数E 为」… 大气压，溶质A 的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触： ①溶 质A 浓度为'：，f的水溶液；②溶质A 浓度为门八的水溶液； ③溶质A 浓度为的水溶液。
试求上述三种情况下溶质 A 在二相 间的转移方向。
0.001 x2 ------------ 31 10180.003x 3---- 31 10 "8解: E=0.15X 104atm ，p=0.054atm ， E015 P0.021 103/18X 1 104 3.6 10 • y 1 mx 1 0.054 P=1atm, y=p/P=0.054y 1 •••平衡 18 10 0.027y 2•••气相转移至液相54 10• y 3 mx30.08 1 y3P=3atm y=0.054 … yE=0.15X 104atm•••液相转移至气相4m=E/P=0.05X 10X4=X3=5.4X 10-5• y 4 mx4 0.027 • y y y4 0 •••气相转移至液相3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气〜硫化氢混合气中的硫化氢。
总压为1大气压。
已知塔底气相中含 "一「- 1.5% （摩尔分率），水中含 "八的浓度为-- !.■（摩尔分率）。
试求塔底温度分别为5C及30E时的吸收过程推动力。
化工原理(第二版)上册课后习题答案完整版柴诚敬主编
化工原理（第二版）上册课后习题答案完整版柴诚敬主编本文是《化工原理（第二版）上册课后习题答案完整版》的内容，提供了对上册习题的详细回答。
以下是习题和答案的内容：第一章介绍1.简要介绍化工原理的定义和应用领域。
答案：化工原理是研究物质转化过程和工程过程的基本规律以及解决化工实际问题的科学原理。
它广泛应用于化工、石油、医药、农药等领域。
2.描述化工过程的基本要素及其相互关系。
答案：化工过程的基本要素包括原料、能量、操作和设备。
它们相互关系密切，原料经过能量的作用，通过操作和设备进行转化。
1.什么是物质的性质？举例说明。
答案：物质的性质是指物质特有的、可以用于识别和区分物质的特征。
例如，水的性质包括色彩、气味、味道等。
2.什么是热力学？热力学研究的对象是什么？答案：热力学是研究物质和能量相互转化过程的科学。
热力学研究的对象包括物质和能量。
第三章理想气体的性质1.计算气体的压力、体积和温度之间的关系公式。
答案：PV = nRT，其中P表示气体的压力，V表示气体的体积，T表示气体的温度，n表示气体的物质的量，R表示气体常数。
2.理想气体的状态方程是什么？其适用条件是什么？答案：理想气体的状态方程是PV = nRT。
适用条件是气体分子之间的相互作用可以忽略。
1.什么是液体的性质？举例说明。
答案：液体的性质是指液体独特的物理和化学特征。
例如，水的性质包括可流动性、粘度等。
2.什么是液体的饱和蒸气压？如何用温度表示液体的饱和蒸气压？答案：液体的饱和蒸气压是指在一定温度下，液体与其饱和蒸气之间的平衡压力。
可以用温度-饱和蒸气压表来表示液体的饱和蒸气压。
以上仅是部分例题和答案，更多内容请查看原书《化工原理（第二版）上册课后习题答案完整版》。
注意：本文的习题答案为根据题目编写的，可能会与原书回答有所差异。
请以原书为准。
最新化工原理下册天津大学柴诚敬01-02学时
学时安排
第七章 传质与分离过程概论 6
第八章 气体吸收
12
第九章 蒸馏
16
第十章 液-液萃取和液-固浸取 6
第十一章 固体物料的干燥
8
第十二章 其他分离方法
2
总学时 56 授课 50 习题课 4 期中考试 2
一、分离过程在化工中的应用
反应过程
三、传质分离方法
2.速率分离过程
（1）膜分离
膜分离是指在选择性透过膜中，利用各组分 扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作 过程。
超滤
膜分离
反渗透 渗析
点渗析
三、传质分离方法
（2）场分离
场分离是指在外场（电场、磁场等）作用下， 利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离 的单元操作过程。
场分离
浸取
三、传质分离方法
（5）气固传质过程
气固传质过程是指 物质在气、固两相间的 转移，它主要包括气体 吸附（或脱附）、固体 干燥等单元操作过程。
吸附 （脱附）
干燥
三、传质分离方法
平衡常数（分配系数）
Ki yi /xi
分配因子
xi、yi分别表示组
分在两相中的组成
ijKi /Kj
通常将K值大的当作分子，故一般大于1。当 偏离1时，便可采用平衡分离过程使均相混合物得 以分离，越大越容易分离。
分离过程
原料
反应产物
示例：三氯甲烷的制备。
目的产物 副产物
分离过程 目的产物 原料
副产物
示例：炼油过程。
二、相际传质过程与分离
分离 过程
非均相物系分离
可通过机械方法分离，易实现分离。
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第 8 章 气体吸收
8.1 复习笔记
一、概述 1．气体吸收过程与流程 （1）气体吸收过程 ①定义 气体吸收是指在化工生产中，常常会遇到从气体混合物中分离其中一种或几种组分的单 元操作过程。 ②吸收的原理 根据混合气体中各组分在某液体溶剂中的溶解度不同而将气体混合物进行分离。 ③吸收的应用 a．制取某种气体的液态产品 如用水吸收氯化氢气体制取盐酸，用水吸收三氧化硫气体制取硫酸等。 b．回收混合气体中所需的某种组分 如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃，用液态烃处理石油裂解气以回收其中的乙烯和 丙烯等。 c．净化或精制气体 如合成氨生产工艺中，采用碳酸丙烯酯脱除合成气中的二氧化碳，采用碳酸钾脱除合成 气中的硫化氢等。 d．工业废气的治理
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（4）黏度
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吸收剂在操作温度下的黏度越低，其在塔内的流动阻力越小，扩散系数越大，这有助于
传质速率的提高。
（5）其他
所选用的吸收剂应尽可能满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉
易得以及化学性质稳定等要求。
二、吸收过程的相平衡关系 1．气体在液体中的溶解度 （1）相平衡 相平衡是指在一定的温度和压力下，使一定量的吸收剂与混合气体接触，气相中的溶质 便向液相溶剂中转移，直至液相中溶质组成达到饱和，在任何时刻进入液相中的溶质分子数 与从液相逸出的溶质分子数恰好相等的状态。 （2）温度和压力对溶解度的影响 ①对同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度的升高而减小； ②对同一溶质，在相同的温度下，溶解度随气相分压的升高而增大； ③加压和降温有利于吸收操作，因为加压和降温可提高气体溶质的溶解度。反之，减压 和升温则有利于解吸操作。
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第 8 章 气体吸收
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1．在绝压为 100kPa、20℃下将氨气通入 100g 水中，平衡后测得溶液中含有 1g 的 氨，液相上方氨的分压为 780Pa，试求：（1）该条件下的溶解度系数 H、亨利系数 E、相平 衡常数 m；（2）若温度不变，总压为 200kPa（表压），求 H、E、m（外界大气压为 100kPa）； （3）温度提高到 40℃，氨的平衡分压为 980Pa，求 H、E、m。
或 传质速率：
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或 各相阻力的分配： 气相传质阻力占总阻力的分数
液相传质阻力占总阻力的分数
当相平衡常数为 4 时，气相传质阻力占总阻力的 20％，吸收过程为液膜控制。 （2）降低吸收温度，相平衡关系变为 传质总推动力： 以气相摩尔比表示为 以液相摩尔比表示为 传质总阻力： 与气相摩尔比推动力相对应的
故相平衡常数变化
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（3）温度变化
2．在 101.3kPa、25℃下用水吸收混合空气中的甲醇蒸气，气相主体中含甲醇蒸气 0.15 （摩尔分数，下同），已知水中甲醇的浓度很低，其平衡分压可认为是零。假设甲醇蒸气在 气相中的扩散阻力相当于 2mm 厚的静止空气层，（1）求吸收速率；（2）若吸收在 45℃下 进行，其他条件不变，吸收速率又如何？（3）若吸收仍维持原条件，但气相主体中含甲醇 蒸气 0.01，吸收速率如何？（已知 25℃时甲醇在空气中的扩散系数为 1.54×10-5m2/s）
图 8-2 气体出口极限浓度可通过物料衡算求得： 并流操作时：当填料层为无限高时，气体和液体从塔顶进入，平衡线与操作线仍相交于 塔底，通过平衡线方程与并流操作线方程的交点求出气体和液体出口极限浓度： 并流操作线方程 平衡线方程 两方程联立求解
化工原理-气体吸收作业(含答案)资料
气体吸收1.向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m 3，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3。
试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。
解：查得u30℃，水的kPa 2.4=s p kPa 1.972.43.101*=-=-=s Ap p p稀溶液：3kmol/m 56.55181000==≈SM c ρ421017.556.5510875.2--⨯=⨯==c c x A kP a 10876.11017.51.9754*⨯=⨯==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21.9710875.2342*⋅⨯=⨯==--AA p c H18543.10110876.15=⨯==p E m 2．在总压101.3kPa ，温度30℃的条件下, SO 2摩尔分率为0.3的混合气体与SO 2摩尔分率为0.01的水溶液相接触，试问：（1） 从液相分析SO 2的传质方向；（2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO 2的传质方向；（3） 其他条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa 时SO 2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。
解：(1)查得在总压101.3kPa ，温度30℃条件下SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa 所以 ==p E m =3.101485047.88 从液相分析00627.088.473.0*===m y x < x =0.01 故SO 2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。
（2）查得在总压101.3kPa ，温度0℃的条件下，SO 2在水中的亨利系数E =1670kPa==p E m 3.1011670 =16.49 从气相分析y *=mx=16.49×0.01=0.16<y=0.3故SO 2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。
气体吸收习题 答案.
12、用SO2含量为1.1×10-3(摩尔分数)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分数）的混合气中的SO2。已知进塔吸收剂流量为37800kg/h，混合气流量为100kmol/h，要求SO2的吸收率为80%。在吸收操作条件下，系统的平衡关系为 ，求气相总传质单元数。
解：吸收剂流量
惰性气体流量
13、用清水逆流吸收混合气体中的CO2，已知混合气体的流量为300标准m3/h，进塔气体中CO2含量为0.06（摩尔分数），操作液气比为最小液气比的1.6倍，传质单元高度为0.8m。操作条件下物系的平衡关系为Y＊＝1200X。要求CO2吸收率为95％，试求：
第五章吸收
气液平衡
1、向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO2气体，经充分接触后，测得水中的CO2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m3，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m3。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。
解：
查得30℃，水的
稀溶液：
2、在压力为101.3kPa的吸收器内用水吸收混合气中的氨，设混合气中氨的浓度为0.02（摩尔分数），试求所得氨水的最大物质的量浓度。已知操作温度20℃下的相平衡关系为 。
解：
（1）查得25℃、101.3kPa下CO2－水系统的E＝166MPa
所以CO2的传质方向由液相向气相传递，解吸过程。
解吸过程的推动力为
（2）压力增加到506.5kPa时，
所以CO2的传质方向由气相向液相传递，吸收过程。
吸收过程的推动力为
由上述计算结果可以看出：当压力不太高时，提高操作压力，由于相平衡常数显著地提高，导致溶质在液相中的溶解度增加，故有利于吸收。
解：混合气中氨的分压为
《化工原理》第四版柴诚敬课后答案
感谢您选择了《化工原理》第四版柴诚敬教授的课程，以下是部分课后答案供您参考。
1、什么是化学反应速率？速率常数的单位是什么？答：化学反应速率是指化学反应物质参加反应的速度，通常用反应物的消失速率或生成物的出现速率来表示。
速率常数是反应速率与各反应物摩尔浓度的乘积之比，单位为L/(mol·s) 或mol/(L·s)。
2、简述气体扩散的弥散定律。
答：气体扩散的弥散定律是指在稳态下，气体分子的自由扩散速率与浓度梯度成正比。
即 Fick 定律：$\frac{\mathrm{d}C}{\mathrm{d}t}=-D\frac{\mathrm{d}^2C}{\mathrm{d}x^2} $，其中 $C$ 表示气体浓度，$D$ 表示气体扩散系数。
3、液-液萃取的原理是什么？答：液-液萃取是指将需要分离的两种液体混合物加入到另一种相容性差的溶剂中，通过溶剂与其中一种液体成分亲和力不同而实现分离的过程。
其原理是基于液体分子之间的相互作用力和表面张力的不同，利用溶剂与其中一种液体成分的亲和力不同，使其在液液界面上产生不同的分配系数，从而实现分离。
4、什么是难溶物？答：难溶物是指在水或其他溶剂中，由于溶剂对溶质的溶解度有限，因而无法完全溶解的物质。
难溶物的形成主要是由于溶质和溶剂之间的相互作用力不足以克服其相互之间的相互作用力而导致的。
5、什么是表面活性剂？请举例说明。
答：表面活性剂是指在液-液界面或液-气界面上能够降低表面张力的一类化合物。
常见的表面活性剂有阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂等。
例如：肥皂就是一种阴离子表面活性剂，其主要成分是油酸钠或棕榈酸钠；十二烷基苯磺酸钠是一种阴离子表面活性剂，广泛用于洗涤剂中；十六烷基三甲基溴化铵是一种阳离子表面活性剂，常用于消毒剂中。
6、什么是热力学第一定律？答：热力学第一定律是指能量守恒定律，即在任何过程中，能量的总量都保持不变。
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第8章气体吸收一、选择题对一定的逆流吸收操作体系，其解吸目数（1/A）＜1，若填料层高度无限高，则必会在（）达到平衡。
[南京理工大学2010研]A．塔中部B．塔顶部C．塔底部D．不确定【答案】B【解析】操作线斜率大于平衡线的斜率，如图8-1所示将在塔顶达到平衡。
图8-1二、填空题1．对操作条件一定的填料吸收塔，若填料层增高一些，则塔的H OG将______，N OG将______。
[北京化工大学2012研]【答案】不变；增大【解析】OG OG H H N =⋅，OG G H K Ωya =，填料层加高，H OG 不变，则N OG 必然增大。
2．吸收操作温度升高，相平衡常数m 变______，吸收推动力______；吸收压强增大，相平衡常数m 变______，吸收推动力______。
[武汉理工大学2010研]【答案】变大；变小；变小；变大【解析】温度升高，亨利系数E 增大，相平衡常数E m p=增大，平衡线斜率增大，推动力减小；压强增大，相平衡常数减小，平衡线斜率减小，推动力增大。
3．在吸收操作中，增大系统压力和降低系统温度，可使平衡常数______，这将对于吸收操作______。
[华南理工大学2012研]【答案】减小；有利【解析】当温度T 减小，E 就变小，而m＝E/P，P 增大。
T 减小，则m 必变小。
增压降温有利于吸收。
四、计算题1．在填料塔中用清水吸收氨与空气的混合气中的氨。
混合气流量为1500标m 3/h，氨所占体积分率为5%，要求氨的回收率达95%。
已知塔内径为0.8m，填料单位体积有效传质面积a＝93m 2·m －3，吸收系数K G ＝1.1kmol·m －2·h －1·atm －1。
取吸收剂用量为最少用量的1.5倍。
该塔在30℃和101.3kN/m 2压力下操作，在操作条件下的平衡关系为P *＝5.78CkN/m 2，试求：出塔溶液浓度x 1；用平均推动力法求填料层高度Z；（用平均推动力法计算填料层高度的公式：Z＝）[中山大学2011研]解：（1）将进出口提及分率换算成摩尔分率为112110.0526,0.002631y Y Y Y y ϕ====-（1-）由25.78p C kN m *=可知平衡常数1000 5.7818 3.17101.3S M H E m p P ρ⨯⋅====最小回流比为min3.170.95 3.0115L m V ϕ⎛⎫=⋅=⨯= ⎪⎝⎭根据回流比121min11.5 4.52,0.01106Y Y L L X V V X -⎛⎫==== ⎪⎝⎭（2）求得惰性气体的体积()1=163.622.4V V y kmol h -=惰传质单元高度63.60.6221.193OG G V H K a===⋅⨯惰平均传质推动力()()112211220.017540.002630.007860.01754ln ln 0.00263m Y Y Y Y Y Y Y Y Y ****----∆===--传质单元数120.05260.00263 6.360.00786OG m Y Y N Y --===∆则塔高 6.360.622 3.96OG OG Z N H m=⋅=⨯=2．在一填料塔中，用含苯0.00015（摩尔分数，下同）的洗油逆流吸收混合气体中的苯。
柴诚敬知识题目解析(08)第八章气体吸收
第八章 气体吸收1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)。
试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。
解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+ 由 *p Ex = 亨利系数为 *15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p === 由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。
40 ℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S⋅=⋅⨯==EM H ρ2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c == 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯ 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa < *p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3. 在总压为110.5 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
化工原理柴敬诚答案
化工原理柴敬诚答案化工原理是以化学反应为基础的科学，是研究物质内部化学键和化学反应性质、结构的科学。
它是人们认识和改造世界客观事物的基础。
我们常说：化工就是把化工科学发展到新阶段。
化学具有许多新的领域，特别是化学工业中的物质，都有不同程度的成分都会与化学作用于环境而发生变化。
如光能使有机物氧化，电离成氢、氧；水能使有机物溶化，与盐作用生成氢气和氧气，并产生氨；氧气可以参与化学反应，或促使化学物质氧化等。
然而，化学反应也会产生有害反应如：光透过率降低、温度升高、压力降低、反应物不能溶解等。
1.化学反应一般需要()个催化剂，催化剂或化学反应物。
解析：催化剂是反应发生的重要物质。
它在反应中起着催化作用，可使反应进行。
一般要由4个步骤完成，称为化学反应阶段。
化学反应是物理变化和化学变化使物质的数量和质量发生变化的过程。
化工中化学反应最基本、最重要的步骤就是生成物质。
催化剂是化学反应过程最基本、最重要、也是最常用的催化剂之一。
催化剂的种类很多，包括有机化合物催化剂、金属催化剂等。
一般催化过程需催化剂或化学反应物()种、催化剂使用方法及用量()。
例如：硝酸铵形成硝酸根离子时需要硫酸根离子作为催化剂；硝酸根离子与水发生化学反应；硫酸根离子又可使亚铁形成氯化铁等。
这是化学过程中较为常见的催化剂。
化学性质通常对催化剂有以下影响：1.使离子能发生变化2.氢原子在催化剂作用下不稳定3.催化剂：活性中心有价元素可以直接参与化学反应。
2.反应过程的作用机理有以下三种类型：(1)物理化学作用机理：原子或分子之间的相互作用是物质反应的主要形式。
如：原子间的键合；(2)化学反应机理：化学反应进行所需要物质的化合作用过程产生的物质有氢、氧等可溶性的有机化合物如甲烷、丁二烯、二甲苯、丙酮、乙二醇等；还可以利用化学反应过程可利用的元素的性质及其对物质的化学影响。
或将它们转化为化学能、或将其能利用；或将它们转化为某种形式。
如：氢元素、氯元素等在自然界存在时能使一切物质转变为元素金属或化合物；金属或其他金属元素能与水形成络合物而形成化合物等：如铬、铜等金属化合物在催化剂作用下发生氧化而形成金属化合物是一种化学反应。
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第八章 气体吸收1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)。
试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。
解：水溶液中氨的摩尔分数为 76.6170.07576.610001718x ==+ 由 *p Ex =亨利系数为 *15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p === 由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。
40 ℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S ⋅=⋅⨯==EM H ρ2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为 33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c == 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯ 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa < *p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3. 在总压为110.5 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、31.06koml/m c =。
气膜吸收系数k G =5.2×10-6 kmol/(m 2·s ·kPa)，液膜吸收系数k L =1.55×10-4 m/s 。
假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝0.725 kmol/(m 3·kPa)。
（1）试计算以p ∆、c ∆表示的总推动力和相应的总吸收系数；（2）试分析该过程的控制因素。
解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725c p p p p y H ∆=-=-=⨯-=kPa 其对应的总吸收系数为 246G L G 11111()(m s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210K Hk k --=+=+⋅⋅⨯⨯⨯ 35252(8.89910 1.92310)(m s Pa)/kmol 2.01210(m s Pa)/kmol =⨯+⨯⋅⋅=⨯⋅⋅6G 1097.4-⨯=K kmol/(m 2·s ·kPa)以液相组成差表示的总推动力为33*(110.50.0320.725 1.06)kmol/m 1.504kmol/m c c c pH c ∆=-=-=⨯⨯-= 其对应的总吸收系数为 m/s 10855.6m/s 102.5725.01055.11111664G L L ---⨯=⨯+⨯=+=k H k K（2）吸收过程的控制因素气膜阻力占总阻力的百分数为%58.95%100102.51097.4/1/166G G G G =⨯⨯⨯==--k K K k 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。
4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。
操作压力为105.0 kPa ，操作温度为25 ℃。
在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为2.126kmol/(m 3·kPa)。
测得塔某截面处甲醇的气相分压为7.5 kPa ，液相组成为2.85 kmol/m 3，液膜吸收系数k L =2.12×10-5 m/s ，气相总吸收系数K G ＝1.206×10-5 kmol/(m 2·s ·kPa)。
求该截面处（1）膜吸收系数k G 、k x 及k y ；（2）总吸收系数K L 、K X 及K Y ；（3）吸收速率。
解：(1) 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25 ℃时水的密度为0.997=ρkg/m 3溶液的总浓度为 3t 997.0kmol/m 55.3918c ==kmol/m 3 5232x t L 55.39 2.1210kmol/(m s) 1.17410kmol/(m s)k c k --=⨯⨯⋅=⨯⋅＝255G G L 11111()(m s kPa)/ kmol 1.20610 2.126 2.1210k K Hk --=-=-⋅⋅⨯⨯⨯ 426.07310(m s kPa)/ kmol =⨯⋅⋅ 52G 1.64710kmol s kPa)k -=⨯⋅⋅5232y t G 105.0 1.64710kmol/(m s) 1.72910kmol/(m s)k p k --==⨯⨯⋅=⨯⋅（2）由65G L 10673.5m /s 126.210206.1--⨯=⨯==H K K m/s 248.0180.105126.20.997S =⨯⨯==M Hp m 总ρ22233y y x 1110.248()(m s)/kmol 7.89610(m s)/kmol 1.72910 1.17410m K k k --=+=+⋅=⨯⋅⨯⨯ 32y 1.26610kmol (m s)K -=⨯⋅3242x y 0.248 1.26610kmol/(m s) 3.14010kmol/(m s)K mK --==⨯⨯⋅=⨯⋅因溶质组成很低，故有6242X t L 55.39 5.67310kmol/(m s) 3.14210kmol/(m s)K c K --≈=⨯⨯⋅=⨯⋅5232Y t G 105.0 1.20610kmol/(m s) 1.26610kmol/(m s)K p K --≈=⨯⨯⋅=⨯⋅（3）吸收速率为()()62A L * 5.67310 2.1267.5 2.85kmol/(m s)N K c c -=-=⨯⨯⨯-⋅521.31010kmol/(m s)-=⨯⋅5. 在101.3 kPa 及25 ℃的条件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。
已知混合气进塔和出塔的组成分别为y 1=0.04、y 2=0.002。
假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为4.13×103 kPa ，吸收剂用量为最小用量的1.45倍。
（1） 试计算吸收液的组成；（2） 若操作压力提高到1013 kPa 而其他条件不变，再求吸收液的组成。
解：（1）1110.040.0417110.04y Y y ===-- 2220.0020.002110.002y Y y ==≈-- 3t 4.131040.77101.3E m p ⨯=== 吸收剂为清水，所以 02=X n,L 12n,V 12min 0.04170.00238.81/0.0417/40.770q Y Y q Y m X ⎛⎫--=== ⎪ ⎪--⎝⎭ 所以操作时的液气比为 n,Ln,L n,V n,V min1.45 1.4538.8156.27q q q q ⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭ 吸收液的组成为 ()()n,V 41122n,L 10.04170.00207.0541056.27q X Y Y X q -=-+=⨯-+=⨯ （2） 3t 4.1310 4.0771013E m p ⨯'===' n,L 12n,V 12min 0.04170.002 3.8810.0417/04.077q Y Y q Y m X '⎛⎫--=== ⎪ ⎪'-⎝⎭- n,L n,L n,V n,V min1.45 1.45 3.881 5.627q q q q ''⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ ()()n,V 31122n,L 10.04170.00207.055105.627q X Y Y X q -'⎛⎫'=-+=⨯-+=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭6. 在一直径为0.8 m 的填料塔，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。
已知混合气的流量为45 kmol/h ，二氧化硫的体积分数为0.032。
操作条件下气液平衡关系为34.5Y X =，气相总体积吸收系数为0.056 2 kmol/(m 3·s)。
若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。
求水的用量（kg/h ）及所需的填料层高度。
解：1110.0320.0331110.032y Y y ===-- ()()21A 10.033110.980.000662Y Y ϕ=-=⨯-= 4110.0331*9.5941034.5Y X m -===⨯ 44110.76*0.769.594107.29110X X --==⨯⨯=⨯惰性气体的流量为n,V 45(10.032)kmol/h 43.56kmol/h q =⨯-=水的用量为()n,V 123n,L 412()43.560.03310.000662kmol/h 1.93810kmol/h 7.291100q Y Y q X X --⨯-===⨯-⨯- 34m,L 1.9381018kg/h 3.48810kg/h q =⨯⨯=⨯求填料层高度 m 429.0m 8.0785.00562.03600/56.432Y V n,OG =⨯⨯=Ω=a K q H 4111*0.033134.57.291100.00795Y Y Y -∆=-=-⨯⨯=222*0.00066234.500.000662Y Y Y ∆=-=-⨯= 12m 120.007950.0006620.002930.00795ln ln 0.000662Y Y Y Y Y ∆-∆-∆===∆∆ 07.1100293.0000662.00331.0m 21OG =-=∆-=Y Y Y N m 749.4m 429.007.11OG OG =⨯==H N Z7. 某填料吸收塔装有5 m 高，比表面积为221 m 2/m 3的金属阶梯环填料，在该填料塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的溶质组分。