第七章吸收习题解答

第七章 吸 收
7-1 总压101.3 kPa ，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，
通过实验测定其亨利系数E 为4.13 MPa ， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m 。

（溶液密度近似取为1000kg/m 3
）
解：溶质在液相中的摩尔分数：50
640.0139100050
1864
x ==+ 二氧化硫的平衡分压：*
3
4.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==⨯⨯
相平衡常数：634.1310Pa
40.77101.310Pa
E m P ⨯==
=⨯
7-2 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），
求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。

已知塔内温度为20℃，压强为1.52×105
Pa ，亨利系数E 为48.9MPa 。

解：相平衡常数为：6
5
48.910321.711.5210
E m P ⨯===⨯ 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：1534
0.04305953429
y =
=+
若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：
41max 0.0430 1.3410321.71
y x m -=
==⨯
7-3 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。

（1）
含NO 2 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO 2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa ，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =1.68×102
kPa ；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa （绝对压强）。

解：（1）相平衡常数为：513
1
1.6810Pa 1.658101.310Pa E m P ⨯===⨯ *
1 1.6580.0030.00498
y m x ==⨯=
由于 *
y y >，所以该过程是吸收过程。

气相推动力为：*
0.060.004980.0550y y -=-= 液相推动力为：*
10.060.0030.03321.658
y x x x m -=-=-=
（2）相平衡常数为：523
2 1.6810Pa
0.8420010Pa
E m P ⨯===⨯ *
10.840.0030.00252y m x ==⨯=
由于 *
y y >，所以该过程仍是吸收过程。

气相推动力为：*
0.060.002520.0575y y -=-=
液相推动力为：*
20.060.0030.06840.84
y x x x m -=-=-=
y
x
0.00
0.02
0.04
0.060.08
y
x
7-4 在某操作条件下用填料塔清水逆流洗涤混合气体，清水物理吸收混合气中的某一组分，测得某
截面上该组分在气、液相中的浓度分别为 y = 0.014，x = 0.02。

在该吸收系统中，平衡关系为y = 0.5x ，气膜吸收分系数k y = 1.8×10-4
kmol / (m 2
·s)，液膜吸收分系数k x = 2.1×10
-5
kmol / (m 2
.s)，试求：（1）界面浓度y i 、x i 分别为多少？（2）指出该吸收过程中的控制因素，并计算气相推动力在总推动力中所占的百分数。

解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有： i i ()()y x k y y k x x -=-
45
i i 1.810(0.014) 2.110(0.02)y x --⨯⨯-=⨯⨯- （1）
在界面处气液两相达平衡，有：
i i 0.5y x = （2）
联立方程（1）、（2）得 i 0.0265x =，i 0.0132y =
（2）气相传质阻力：
32
411 5.55610s m /kmol 1.810
y k -==⨯⋅⨯ 以气相为基准的液相传质阻力：
4250.5 2.38110s m /kmol 2.110
x m k -==⨯⋅⨯ 因此，吸收过程为液膜扩散控制。

总气相传质推动力为：0.0140.50.020.004y mx -=-⨯= 气相推动力：i 0.0140.01320.0008y y -=-= 气相推动力在总推动力中所占比例：i 0.0008
0.20.004
y y y mx -==-
7-5 在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇蒸气，操作温度为25℃，压力为105kPa （绝对压力）。

稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为7.5 kPa ，液相中甲醇浓度为2.85kmol / m 3。

甲醇在水中的溶解度系数H = 2.162 kmol / (m 3
·kPa)，液膜吸收分系数k L = 2.0×10-5
m / s ，气膜吸收分系数k G = 1.2×10-5
kmol / (m 2
·s·kPa.)。

试求：（1）气液界面处气相侧甲醇浓度
y i ；（2）计算该截面上的吸收速率。

解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有： i i ()()G L k p p k c c -=-
55
i i 1.210(7.5) 2.110( 2.85)p c --⨯⨯-=⨯⨯- （1）
在界面处气液两相达平衡，有： i i 1p c H =
i i 1
2.162
p c = （2）
联立方程（1）、（2）得
3
i 5.644kmol/m c =，i 2.611kPa p =
气液界面处气相侧甲醇浓度：i i 2.6110.0249105
p y P === （2）该截面上的吸收速率：
552
A i () 1.210(7.5 2.611) 5.8710kmol/(m s)G N k p p --=-=⨯⨯-=⨯
7-6 在101.3kPa 及25℃的条件下，用清水在填料吸收塔逆流处理含的SO 2混合气体。

进塔气中含SO 2
分别为 0.04（体积分数），其余为惰性气体。

水的用量为最小用量的1.5倍。

要求每小时从混合气体中吸收2000 kg 的SO 2，操作条件下亨利系数4.13 MPa ，计算每小时用水量为多少（m 3
）和出塔液中SO 2的浓度（体积分数）？ 此题的第二问修改成“出塔气中SO 2的浓度（体积分数）？”因条件不够计算不出来，原题第二问是计算出塔液中SO 2的浓度（摩尔分数）。

解：20X =，1110.04
0.417110.04
y Y y =
==-- 相平衡常数为：6
3
4.131040.77101.310E m P ⨯==
=⨯ 由于是低浓度吸收，有：40.77M m ≈= 由物料衡算得：
122000
()=31.25kmol/h 64
V Y Y -=
12min
12
()31.253055.31kmol/h 0.41740.77V Y Y L Y X M
-===- min 1.54582.97kmol/h
L L ==
每小时用水量：34582.9718
82.494m /h 1000
Q ⨯=
=
由物料衡算得：121()4582.9731.25kmol/h L X X X -==
10.00682X =
出塔液中SO 2的浓度：1110.00682
0.00677110.00682
X x X ===++
7-7 用清水在吸收塔中吸收NH 3-空气混合气体中的NH 3，操作条件是：总压101.3kPa ，温度为20℃。

入塔时NH 3的分压为1333.2Pa ，要求回收率为98%。

在 101.3kPa 和20℃时，平衡关系可近似写为 Y * =2.74 X 。

试问：（1） 逆流操作和并流操作时最小液气比 (L / V )min 各为多少？由此可得出什么结论？（2）若操作总压增为303.9 kPa 时，采用逆流操作，其最小液气比为多少？并与常压逆流操作的最小液气比作比较讨论。

解：1 1.3332
0.0133101.3 1.3332
p Y P p =
==--， 21(10.98)0.020.01330.000266Y Y =-=⨯= 20X =
（1）逆流操作时最小液气比：12min 12
0.01330.000266
() 2.6850.0133
2.742.74
Y Y L V
Y X --=
==-
并流操作时最小液气比：12min
20.01330.000266()134.260.000266
2.742.74
Y Y L V
Y --===
由此可知：若完成相同的吸收任务，并流操作时的用水量比逆流操作时用水量大。

（2）由于亨利常数仅是温度的函数，若总压增加，相平衡常数会发生变化，又因为，该吸收为
低浓度吸收，有：M m ≈
11 2.74101.3277.562kPa E M P ≈=⨯= 22277.562
0.913303.9
E M P ≈
== 加压后，逆流操作时的最小液气比：
12min 12
2
0.01330.000266
()0.8950.0133
0.913Y Y L V Y X M --===- 由此可知，完成相同的吸收任务，加压后，逆流操作的用水量小于常压的用水量，但是加
压会增加能耗，这是以增大能耗为代价来减少吸收操作的用水量。

7-8 在一逆流吸收塔中用吸收剂吸收某混合气体中的可溶组分。

已知操作条件下该系统的平衡关系
为Y =1.15X ，入塔气体可溶组分含量为9%（体积），吸收剂入塔浓度为1%（体积）；试求液体出口的最大浓度为多少？ 解：1110.09
0.0989110.09
y Y y =
==-- 由题可得，液体出口的最大浓度是与入塔气体浓度相平衡的液体浓度： 11,max 0.09890.0861.15
Y X M =
== 液体出口的最大浓度：11,max 10.086
0.0792110.086
X x X ===++
7-9 在填料塔内用清水逆流吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体，SO 2浓度为0.08（体积分数），
其余可视为空气。

冷却后送入吸收塔用水吸收，要求处理后的气体中SO 2浓度不超过0.004（体积分数）。

在操作条件下的平衡关系为Y * = 48X ，所用液气比为最小液气比的1.6倍。

求实际操作液气比和出塔溶液的浓度。

并在Y -X 图上画出上述情况的操作线与平衡线的相互关系。

解：1110.080.0870110.08y Y y =
==--，2220.004
0.00402110.004
y Y y ===--，20X = 逆流操作的最小液气比：12min 10.08700.00402
()45.7820.0870
48Y Y L V
Y M
--=
== 实际操作液气比：min 1.6() 1.645.78273.251L
L V
V
==⨯=
由操作线方程可得： 121()0.08700.00402
0.0011373.251
V Y Y X L --=
== 出塔溶液的浓度：1110.00113
0.00113110.00113
X x X =
=≈++
7-10 常压（101.325kPa ）用水吸收丙酮——空气混合物中的丙酮（逆流操作），入塔混合气中含丙
酮7%（体积），混合气体流量为1500 m 3
/ h （标准状态），要求吸收率为97%，已知亨利系数为200kPa （低浓度吸收，可视M≈m）。

试计算：（1）每小时被吸收的丙酮量为多少；（2）若用水量为3200kg/h ，求溶液的出口浓度？在此情况下，塔进出口处的推动力ΔY 各为多少？（3）若溶液的出口浓度 x 1= 0.0305，求所需用水量，此用水量为最小用水量的多少倍？ 解：1110.07
0.0753110.07
y Y y =
==--，21(10.97)0.07530.030.00226Y Y =-=⨯=， 20X =
混合气体的摩尔流率：1500
66.964kmol/h 22.4V =
= 相平衡常数为：200
1.974101.325
E M m P ≈===
所以，操作条件下的平衡关系为：*
1.974Y X =
（1）每小时被吸收的丙酮量为：
12()66.964(0.07530.00226) 4.891kmol/h V Y Y -=⨯-=
（2）吸收剂的摩尔流率：3200
177.778kmol/h 18
L =
= 由操作线方程可得：121() 4.891
0.0275177.778
V Y Y X L -=
==0.0000
0.0004
0.0008
0.0012
0.0016
0.000.02
0.040.060.080.10
X 2
Y 2
Y
X
Y 1Y *
=48X
溶液的出口浓度：1110.0275
0.0268110.0275
X x X =
==++
塔进口处的推动力：1110.0753 1.9740.02750.0210Y Y MX ∆=-=-⨯=
塔出口处的推动力：2220.0022600.00226Y Y MX ∆=-=-=
（3）若溶液的出口浓度 x 1= 0.0305，有：1
0.0305
0.031510.0305
X '==-
由操作线方程可得： 121() 4.891
155.470kmol/h 0.0315
V Y Y L X -'=
=='
最小用水量：12min 1() 4.891
128.218kmol/h 0.0753
1.974V Y Y L Y M
-=
== min 155.470
1.213128.218
L L '==
7-11 在逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的可溶组分，若系统的平衡关系为Y =
0.3X 。

试求：（1）已知最小液气比为0.24，求其回收率；（2）当液气比为最小液气比的1.2倍，塔高不受限制时该系统的最大回收率；（3）如果吸收因子A = 1.25，回收率为90%，并已知该系统的气、液相传质单元高度H L 和H G 都是2 m ， 其填料层高度为多少？ 解：
(1) 当最小液气比min
0.24L V ⎛⎫
=
⎪⎝⎭时 回收率为：1212
min
1max 1Y Y Y Y L V
X Y M
η--⎛⎫=
==M ⎪
⎝
⎭ min
/0.24/0.30.880%L V η⎛⎫
=M === ⎪⎝⎭
（2）L / V = 1.2（L /V ）min = 1.2× 0.24= 0.288 < 0.3 若塔高不受限制时，气液将在塔底达到平衡，此时有塔底 1110.3Y MX X ==
12
12
0.288
Y Y X X -=-
21110.30.2880.012Y X X X =-= 最大回收率： 1211
max 11
0.30.01296%0.3Y Y X X Y X η--=
== （3）
11
0.81.25
A ==
121110110.90
Y Y η===-- ()()121222111
1ln 11ln 111111e OG
e Y Y Y N A A A Y Y A A Y A ⎡⎤⎡⎤-=-+=-+⎢⎥⎢⎥---⎣⎦
⎣⎦ ()111ln 11111A A A η⎡⎤
=
-+⎢⎥--⎣⎦
()1
ln 10.8100.8 5.1510.8OG N
=
-⨯+=⎡⎤⎣⎦- 又 12
2 3.6m 1.25
OG G L G L MV H H H H H L A =+=+=+=
5.15 3.618.54m OG OG Z N H ==⨯=
7-12 在一逆流填料吸收塔中，用纯水吸收空气 - 二氧化硫混合气中的二氧化硫。

入塔气体中含二氧
化硫4%（体积分数），要求吸收率为95%，水用量为最小用量的1.45倍，操作状态下平衡关系为Y *=34.5X ，H OG =2m 。

试求：（1）填料层的高度；（2）若改用含二氧化硫0.08%的稀硫酸作吸收剂，Y 1及其他条件不变，吸收率为多少？（3）画出两种情况下的操作线及平衡线的示意图。

解：（1）14
0.041796
Y =
=，20.04170.050.0021Y =⨯= ()min /34.50.9532.775L V M η==⨯=
/ 1.232.77539.33L V =⨯=，1//34.5/39.330.877A MV L === *12*22111
ln[(11/)1/]ln[(11/)1/]11/11/1OG
Y Y N A A A A A Y Y A η
-=-+=-+---- 11
ln[(10.877)0.877]9.79710.87710.95
=
-+=--
9.797219.6m
OG OG Z N H ∴==⨯=
（2）20.0008X ≈，*
10.0417/34.50.0012X ==
其他条件不变，即L/V 不变，则(L/V )min 也不变，
'12min
'
1max 2
(/)32.775Y Y L V X X -==- ⇒ '1232.775(0.00120.0008)0.0134Y Y -=⨯-=
210.01340.04170.01340.0283Y Y '=-=-=
'1210.0134'32.12%0.0417
Y Y Y η-===
（3）
7-13 在一塔径1.3m ，逆流操作的填料塔内用清水吸收氨－空气混合气体中的氨，已知混合气体流量
为3400m 3
/h （标准状况）、其中氨含量为NH 35%（体积分数），吸收率为90%，液气比为最小液气比的1.3倍，操作条件下的平衡关系为Y =1.2X ，气相体积总传质系数K Y a = 187 kmol/(m
3
h)，
试求：（1）吸收剂用量；（2）填料层高度；（3）在液气比及其它操作条件不变的情况下，回收率提高到95％时，填料层高度应增加多少。

解：（1）10.05
0.052610.05
Y =
=-
出塔氨含量：()()2110.052610.90.00526Y Y η=-=⨯-= 进塔惰性气体含量：3400
(10.05)144.196kmol /h 22.4
V =
⨯-=0.000.010.020.03
0.04
2Y
X Y'2
X'2
1
Y *
=34.5X
最小液气比：12min 1,max 20.05260.00526() 1.080.0526/1.2Y Y L V X X --===- 实际液气比：
min 1.3() 1.3 1.08 1.404L L V V
==⨯= 吸收剂用量： 1.404 1.404144.196202.452kmol/h L V =⨯=⨯= （2）求塔底排出水中丙酮含量
121()0.05260.005260.03371.404
V Y Y X L --=
== 塔横截面积：222ππ 1.3 1.327m 44D Ω==⨯= 传质单元高度：OG Ya 144.1960.581m 187 1.327
V
H K ===Ω⨯ **1122*11*22
()()(0.0526 1.20.0337)0.005260.008230.0526 1.20.0337ln ln 0.00526m Y Y Y Y Y Y Y Y Y ----⨯-∆===-⨯-- 传质单元数：12OG m 0.05260.00526 5.750.00823
Y Y N Y --===∆ 填料层高度为：OG OG 0.581 5.75 3.34m Z H N ==⨯=
（3）()()2110.052610.950.00263Y Y η''=-=⨯-=
121()0.05260.002630.03561.404
V Y Y X L '--'=== OG Ya 144.1960.581m 187 1.327V
H K =
==Ω⨯ **1122m *11*
22()()(0.0526 1.20.0356)0.002630.005480.0526 1.20.0356ln ln 0.00263Y Y Y Y Y Y Y Y Y ''----⨯-∆===-⨯'-'- 12OG m
0.05260.002639.120.00548Y Y N Y '--'==='∆ OG OG
0.5819.12 5.30m Z H N ''==⨯=
7-14 由矿石焙烧炉送出来的气体含有SO 2 6%（体积分数），其余可视为空气，冷却送入填料塔用水吸
收。

该填料层高度为6米，可以将混合气中的SO 2 回收95%，气体速率为600kg 惰气/(m
2
h)，液体速率为900 kg/(m 2h)。

在操作范围内，SO 2的气液平衡关系为*2Y X =，7.0气W a K Y ∝，受液体速率影响很小，而W 气是单位时间内通过塔截面的气体质量，试计算将操作条件作下列变动，所需填料层有何增减（假设气、液体速率变动后，塔内不会发生液泛）？（1）气体速度增加20%；
（2）液体速度增加20%。

解：()1220.06/0.940.0638,0.063810.950.00319,0Y Y X ===⨯-==
单位塔截面积空气流量：()()22V /600/2920.69kmol/m h 0.0057kmol/m s W V =Ω==⋅=⋅ 单位塔截面积水的流量：()()
22L /900/1850kmol/m h 0.0139kmol/m s W L Q ===⋅=⋅ 1//220.69/500.8276A mV L ==⨯=
()()12OG 221110.0638ln 11/ln 10.82760.82768.42711/10.82760.00319Y mX N A A Y mX A ⎡⎤-⎡⎤=-+=-+=⎢⎥⎢⎥---⎣⎦
⎣⎦OG OG /6/8.4270.712m H Z N ===
（1）当气体流量增加20％，111// 1.20.82760.993A mV L ==⨯=
()()12OG 112211110.0638ln 11/ln 10.9930.99317.83811/10.9930.00319Y mX N A A Y mX A ⎡⎤-⎡⎤=-+=-+=⎢⎥⎢⎥---⎣⎦
⎣⎦ ()()0.71
11.2 1.136 1.136Y V Y Y Y V K a M K a K a K a M ⎛⎫==⇒= ⎪⎝⎭ ()1OG1OG 1 1.2 1.056 1.0560.7120.752m 1.136V V Y Y
M M H H K a K a ====⨯= 所以：OG1OG117.8380.75213.412m Z H N ==⨯=
（2）当液体流量增加20％，21//1.2/1.20.8276/1.20.6897A mV L A ====
()()12OG 222221110.0638ln 11/ln 10.68970.6897 6.2211/10.68970.00319Y mX N A A Y mX A ⎡⎤-⎡⎤=-+=-+=⎢⎥⎢⎥---⎣⎦
⎣⎦ 又：气体流量不变，OG H 也不变，OG2OG 0.712m H H ==
所以：OG2OG2 6.220.712 4.43m
Z H N ==⨯=
7-15 某制药厂现有一直径为1米，填料层的高度为4米的吸收塔。

用纯溶剂逆流吸收气体混合物中
的某可溶组分，该组分进口浓度为0.08（摩尔分率），混合气流率为40kmol/h ，要求回收率不低于95%。

操作液气比为最小液气比的1.5倍，相平衡关系为Y * = 2X ，试计算：（1）操作条件下的液气比为多少；（2）塔高为3米处气相浓度；（3）若塔高不受限制，最大吸收率为多少？ 解：（1）180.087092
Y ==，20.08700.050.0043Y =⨯= ()1212min 1,max 21
/20.95 1.9Y Y Y Y L V M M X X Y η--====⨯=- / 1.5 1.9 2.85L V =⨯=，1//2/2.850.702A MV L ===
（2）*12*22111ln[(11/)1/]ln[(11/)1/]11/11/1OG Y Y N A A A A A Y Y A η
-=-+=-+---- 11ln[(10.702)0.702] 6.36410.70210.95
=-+=-- OG OG /4/6.3640.6285m H Z N ∴===
当'3m Z =时，设其气液相浓度分别为'X 、'Y ，
'OG OG OG Z'//H N Z N =不变，则：
又由1212()()V Y Y L X X -=-得：
112(/)()(1/2.85)(0.08700.0043)0.0290X V L Y Y =-=⨯-= 则：11OG 21ln 11/0Y MX N A Y ⎡⎤-=⎢⎥--⎣⎦；'11OG 1ln 11/''Y MX N A Y MX -⎡⎤=⎢⎥--⎣⎦ 111121ln 4ln ''Y MX Y MX Y Y MX ⎡⎤--⎡⎤⨯=⨯⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦
*1/4*3/41/43/42211''()()0.0043(0.087020.0290)0.0180Y mX Y Y Y Y -=--=-⨯=
即 '0.01802'Y X =+ （1）
又由操作线方程 22'' 2.85'0.0043L L Y X Y X X V V ⎛⎫=+-=+ ⎪⎝⎭
（2） ∴ （1）、（2）式联解得：'0.0502Y =，'0.0161
X =
（3）若塔高不受限制，因为2.85>2，所以，在塔顶达到平衡，最大吸收率为100％。

7-16 在装填有50mm 拉西环的填料塔中用清水吸收空气中的甲醇，直径为880mm ，填料层高6m ，，每
小时处理2000m 3
甲醇-空气混合气，其中含甲醇5%（体积分数）；操作条件为298.15 K ，101.3 kPa 。

塔顶放出废气中含甲醇0.263%（体积分数），塔底排出的溶液每kg 含甲醇61.2g ；在此操作条件下，平衡关系Y = 2.0X 。

根据上述测得数据试计算：（1）气相体积总传质系数K Y a ；（2）每小时回收多少甲醇；（3）若保持气液流量V 、L 不变，将填料层高度加高3m ，可以多回收多少甲醇。

解：（1）10.05/0.950.0526Y ==；220.00263Y y ≈=；20X = 2000/22.4(273.15/298.15)(10.05)77.71kmol/h V =⨯⨯-=
161.2/58 1.05520.0202(100061.2)/1852.16
X ===- 11120.052620.02020.0121Y Y X ∆=-=-⨯=；22220.00263Y Y X ∆=-=
12m 120.01210.002630.0062ln(/)ln(0.0121/0.00263)
Y Y Y Y Y ∆-∆-∆===∆∆ 则 12m 0.05260.002638.050.0062OG Y Y N Y --=
==∆ OG Ya OG /()/6/8.050.745m H V K Z N =Ω===
23Ya OG /()77.71/(0.7450.7850.88)171.59kmol/(m h)K V H =Ω=⨯⨯=
（2）12()77.71(0.05260.00263) 3.88kmol/h G V Y Y =-=⨯-=
（3）V 、L 不变，则
12/() 3.88/0.0202192.24kmol/h L G X X =-==
1/(277.71)/192.240.8085A =⨯=
即OG H 不变，则''/9/0.74512.08OG OG N Z H ===
又 1
2'221'ln (11/)1/11/OG Y mX N A A A Y mX ⎡⎤-=-+⎢⎥--⎣⎦
'210.0526ln (10.8085)0.808512.0810.8085Y ⎡⎤=-+=⎢⎥-⎣⎦ '20.05262.31ln 0.19150.8085Y ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭
⇒ '20.01/10.07440.8085Y =- '20.01/9.2660.0011Y ==
'12'()77.71(0.05260.0011) 4.0kmol/h G V Y Y =-=⨯-=
' 4.0 3.880.12kmol/h G G G ∴∆=-=-=
7-17 现需用纯溶剂除去混合气中的某组分，所用的填料塔的高度为6m ，在操作条件下的平衡关系为
Y = 0.8X ，当L / V = 1.2时， 溶质回收率可达90%。

在相同条件下，若改用另一种性能较好的填料，则其吸收率可提高到95%，请问第二种填料的体积传质系数是第一种填料的多少倍？ 解：在同一吸收塔中操作，则有：''OG OG OG OG Z N H N H ==
1//0.8/1.22/3A mV L ===
1OG 2111ln (11/)1/ln[(11/)1/]11/11/1Y N A A A A A Y A η⎡⎤=-+=-+⎢⎥---⎣⎦ 11ln 2/3 4.1612/33(10.9)⎡⎤=+=⎢⎥-⨯-⎣⎦ 1OG
2111ln (11/)1/ln[(11/)1/]11/11/1'Y N A A A A A Y A η⎡⎤'=-+=-+⎢⎥---⎣⎦ 11ln 2/3 5.9812/33(10.95)⎡⎤=+=⎢⎥-⨯-⎣⎦ '/()' 5.98 1.44'/()' 4.16
OG OG Y Y OG OG Y Y N H V K a K a N H V K a K a ===== ()' 1.44Y Y K a K a
∴
=
7-18 用填料塔解吸某含有二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液，已知进、出解吸塔的液相组成分别为0.0085
和0.0016（摩尔分数）。

解吸所用载气为含二氧化碳0.0005（摩尔分数）的空气，解吸的操作条件为35℃、101.3kPa ，此时平衡关系为Y = 106.03X 。

操作气液比为最小气液比的1.45倍。

若取
H OL =0.82m ，求所需填料层的高度？ 解：10.00850.008610.0085X ==-，20.00160.001610.0016
X ==- 20.00050.000510.0005
Y ==- 由平衡关系Y = 106.03X 可得：
*1106.030.00860.9112Y =⨯=，*2106.030.00160.1696Y =⨯=
*20.0005/106.030X =≈ 最小气液比为：12*min 12
0.00860.00160.00770.91120.0005X X V L Y Y --⎛⎫=== ⎪--⎝⎭ / 1.450.00770.0111V L =⨯=，4/0.0111/106.03 1.0510L V A M =
==⨯ ()()*4412OL *422110.0086ln 1ln 1 1.0510 1.0510 1.6811 1.05100.0016X X N A A A X X ⎡⎤-⎡⎤=-+=-⨯+⨯=⎢⎥⎢⎥---⨯⎣⎦⎣⎦
OG OG 0.82 1.68 1.38m Z H N ==⨯=
7-19 某合成氨厂在逆流填料塔中，用NaOH 溶液吸收变换气中的CO 2。

已知进塔混合气流量为
113514kg/h ，密度为12.8kg/m 3；进塔的液体流量为1019850kg/h ，密度为1217kg/m 3
，粘度为0.52mPa.s 。

拟采用乱堆50mm×50mm×0.9mm 的钢制鲍尔环。

试估算填料塔的塔径。

解：0.50.5101985012.80.9211135141217mL G a mG L q X x q ρρ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+=⨯= ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭
在乱堆填料泛点线上读出相应的纵坐标值为0.023，即
2
0.20.023f G L L u Y g φϕρμρ⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭
对于50mm×50mm×0.9mm 的钢制鲍尔环，66φ=，10000.8211217ϕ=
=，代入上式得：
泛点气速：0.672m/s f u === 取空塔气速为：0.550.550.6720.3696m/s f u u ==⨯=
331135148.8710m /h 12.8
mG
vG G q q ρ===⨯
塔径： 2.914m
D===
取塔径为3.0m。

7-20在某逆流操作的填料塔内，用清水回收混合气体中的可溶组分A，混合气体中A的初始浓度为
0.02 （摩尔分数）。

为了节约成本，吸收剂为解吸之后的循环水，液气比为1.5，在操作条件下，
气液平衡关系为Y* = 1.2X。

当解吸塔操作正常时，解吸后水中A的浓度为0.001（摩尔分数），吸收塔气体残余A的浓度为0.002（摩尔分数）；若解吸操作不正常，解吸后水中A的浓度为 0.005（摩尔分数），其他操作条件不变，气体残余A的浓度为多少？
解：（1）解吸塔操作正常时，吸收塔液体出口浓度为：
1
0.02
0.0204
10.02
Y==
-
22
0.002
Y y
≈=
22
0.001
X x
≈=
由操作线方程可得：
()
1122
0.02040.002
0.0010.0133
1.5
V
X Y Y X
L
-
=-+=+=
()()()()
1122
m
11
22
0.0204 1.20.01330.002 1.20.001
0.00212
0.00444
ln
ln
0.0008
Y MX Y MX
Y
Y MX
Y MX
----⨯--⨯
∆===
-
-
12
OG
0.02040.002
8.679
0.00212
m
Y Y
N
Y
--
===
∆
（2）解吸塔操作不正常时，
OG
N不变，由于
2
X变为
2
X'，则
2
Y变为
2
Y'，
1
X变为
1
X' 22
0.005
X x
'≈=
由吸收因子法得：
12
OG
22
1
ln1
1/
Y MX
MV MV
N
MV L L Y MX L
⎡⎤
⎛⎫'
-
⎛⎫
=-+
⎢⎥
⎪
⎪''
--
⎝⎭⎝⎭
⎣⎦
2
1 1.20.0204 1.20.005 1.2
ln18.679
1.2 1.5 1.20.005 1.5
1
1.5
Y
⎡⎤
⎛⎫
-⨯
⎛⎫
=-+=
⎢⎥
⎪
⎪'-⨯
⎝⎭⎝⎭
⎣⎦
-
得：
20.0066
Y'=
由操作线方程可得：
() 11220.02040.0066
0.0050.0142
1.5
V
X Y Y X
L -
'''
=-+=+=
12 m
OG 0.02040.0066
0.00159
8.679
Y Y Y
N '
--
∆===
当吸收剂初始浓度升高时，塔内平均传质推动力减小，气体残余浓度升高。

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。