化工原理习题解第九章习题解

第九章 吸收

9-1 总压为kPa 3.101、含3NH %5（体积分数）的混合气体，在C

25下与浓度为

3.71.1 m kmol 的氨水接触，试判别此过程的进行方向，并在c p 图上示意求取传质推动力

的方法。

解 氨—水平衡关系列在本章附录二中，需将题中组成化为其中的单位，以便比较。 气相氨分压 kPa p 065.505.03.101

液相组成换算要用到密度 ，暂取3

.990 m kg （参考例9-2，温度较高 较小）。

对3

.71.1 m kmol c 氨水，每立方米含氨kg 1.291771.1 ，含水kg 9.9601.29990 ；故kg 100水中含氨kg 03.3)9.960/1.26(100 。

与附录二比较，氨水组成为kg 3氨.1

-100(水）kg ，C

25下的平衡氨分压为kPa 13.3，比题给氨分压低，故知过程方向应为吸收。（注：虽然氨水密度的估计稍有误差，但不影响过程方向。作图从略）

9-2 含%32CO （体积分数）的2CO —空气混合气，在填料塔中用水进行逆流吸收，操作压力为（绝）为kPa 200、温度为C

25，试求出塔的g 100水中最多可溶解多少克

2CO ？其浓度又为多少？

解 出塔水的最大浓度系与逆流进塔的气体平衡，此时2CO 的分压

kPa Py p 603.0200 ，查本章附录一，C 25下2CO 溶于水的亨利系数

MPa E 166 。按式（9-5）

，液相平衡组成为 15

3

)(.1061.3101666 B A mol A mol E p x 而 155max ).(1084.81061.3)18

44

()()(

gS gA x M M x M M S A L A 即 1

23

100.(1084.8 ）g gCO

浓度 335max .1001.2)1061.3()18/1000()(

m kmol x M s

Cx c s

9-3 总压kPa 3.101、含%62CO （体积分数）的空气，在C

20下与2CO 浓度为

3.3 m kmol 的水溶液接触，试判别其传质方向。

解 空气中2CO 的分压kPa p 08.606.03.101 ，水溶液的2CO 摩尔分数C c x / ，式中，C 为溶液的总浓度，3

.5.5502.18/1000 m kmol C 。

溶液的2CO 平衡分压按式（9-5）即Ex p

计算，而C

20下的E 从本章附录一查得

为MPa 144。故

kPa C Ec Ex p 78.7)5.55/10

3()10144(/3

3

可知

p ＞p ，过程为脱吸。

9-4 焦炉煤气（标准状态）含粗苯3

.30 m g ，流量1

3

.10000 h m ，经洗油吸收后（见图9-1），降为3

.5.1 m

g ，求粗苯的吸收率和吸收量。设粗苯的平均摩尔质量可取为

1.100 kmol kg 。

解 现煤气中粗苯含量很低，可用给出的浓度之比代替摩尔比。按式（9-1），吸收率为 95.030/5.11/1 b a c c 吸收量 13

.28510)5.130(10000 h kg G

校核：按摩尔比再次计算如下。标准状态下

31m 粗苯的物质量 mol n b 3.0100/30 31m 煤气的物质量 mol n 6.444.22/1000 总

粗苯摩尔比 31077.63

.06.443

.0

b b b n n n Y 总

吸收后 mol n s 015.0100/5.1 煤气中惰性气量不变，仍为mol 3.443.06.44

其摩尔比 4

1039.33.44/015.0 a Y

故 950.0)1077.6/(330.01/13

b a Y Y

与以上按浓度计算的结果相同（取三位有效数字时）。

9-5 求温度为C 10及C

30时与kPa 100（绝）空气接触的水中，氧（标准状态下）的最大浓度（分别以3

. m L 、1

. L mg 、摩尔分数表示）及溶解度系数（以1

3.. kPa m kmol 表示）。氧在空气中的体积分数为%21。

解 氧在水中的最大浓度即为接触状态下的平衡浓度，可由本章附录一查出亨利系数E 后。

由式（9-5）计算其摩尔分数：E p x /

式中氧的分压 kPa p 2121.0100 氧在水中的摩尔浓度

Cx c

其中总浓度 3

.5.5502.18/1000 m kmol C

其质量浓度 c 需对 c 乘以氧的摩尔质量1.32 kmol kg ；再换算到1

. L mg ，需乘以3

10。 溶解度系数H 按式（9-3）计算，p C H /

。

9-6 二氧化硫与水在C

30下的平衡关系为：

试换算成总压kPa 100（绝）下的y x 关系，并在y x 图中作出平衡曲线。 解 根据例9-5中所得的算式

)6.355/( x 及100//p P p y

9-7 C

25及kPa 100（绝）下，有2CO %20、空气%80（体积分数，下同）的气体31m ，与31m 的清水在容积3

2m 的密闭容器中接触，进行传质。问2CO 在水中的最终浓度及剩余气体的总压各为多少？若上述过程在初始总压为kPa 500（绝）下进行，求其结果。 解 现气相体积3

1m V 不变，随着2CO 的溶解，分压p 将下降。最终达平衡时

p 与水中

2CO 摩尔分数x 的关系，可用亨利定律表示

Ex p 即见式)59(。查附录一，知

MPa E 166 ，故有