第二章 吸收

第二章吸收

1.从手册中查得101.33KPa、25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m3·kPa))及相平衡常数m。

〔答:H=0.59Okmol/(m3·kPa),m=0.928〕

2.101.33kpa、1O℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=

3.31×106x表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa、x为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧。

〔答:11.4gq/MFRO〕

3.某混合气体中含有2%(体积)CO2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m3·kPa、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO2。

〔答:H=2.955x10-4kmol/(m3·kPa),m=3710.01318g CO2/100gH20 〕

4.在101.33kPa、0℃下的O2与CO混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知相距0.2cm的两截面上O2的分压分别为13.33kPa和6.67kPa,又知扩散系数为0.185cm2/s,试计算下列两种情况下O2的传递速率,kmol/(m2·s):

(1) O2与CO两种气体作等分子反向扩散;

(2) CO气体为停滞组分。

〔答:(1)N A=2.7l×10-5kmol/(m2·s)；(2)N A=3.Ol×l0-5kmol/(m2·s) 〕

5.一浅盘内存有2mm厚的水层,在20℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气膜层,此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为 2.60×10-5m2/s,大气压强为101.33KPa。求蒸干水层所需的时间。

〔答:θ=6.125h〕

6.试根据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算0℃、101.33kPa时氨和氯化氢在空气中的扩散系数D(m2/s),并将计算结果与表2-2中的数据相比较。

〔答:D NH3=1.614×10-5m2/s,D HCl=1.323×10-5m2/s〕

7.在101.33kPa、27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中的组成都很低,平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H=1.955kmol/(m3·kPa),气膜吸收系数k G=1.55×10-5kmol/(m2·s·kPa),液膜吸收系数k L=2.08×10-5kmol/(m2·kmol/m3)。试求总吸收系数K G,并算出气膜阻力在总阻力中所占百分数。

〔答:K G=1.122×10-5kmol/(m2·s·kPa),气膜阻力为总阻力的72.3%〕

8.在吸收塔内用水吸收棍子空气中的甲醇,操作温度27℃,压强101.33KPa。稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5 kPa,液相中甲醇组成为2.11kmol/m3。试根据上题中的有关数据算出该截

面上的吸收速率。

〔答:N A =0.1583kmol/(m 2

·h)〕

9.在逆流操作的吸收塔中,于101.33kpa 、25℃下用清水吸收混合气中的H 2S,将其组成由2%降至0.196 (体积)。该系统符合亨利定律。亨利系数E=5.52×16kPa 。若取吸收剂用量为理论最小用量的12倍,试计算操作液气比V L 及出口液相组成1X 若压强改为1013kPa,其他条件不变,再求V L 手及1X 。 〔答:41511012.3`,2.62V``;1012.3,622--⨯==⨯==X L X V L 〕 10.根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案,示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线,并

用图中表示组成的符号标明各操作线端点坐标。〔答:略〕

11.在101.33kPa 下用水吸收据于空气中的氨。已知氨的摩尔分数为0.1,混合气体于40℃下进入塔底,体积流量为0.556m 3/s,空塔气速为1.2m/s 。吸收剂用量为理论最小用量的1.1倍,氨的吸收率为95%,且已估算出塔内气相体积吸收总系数Ya K 的平均值为0.1112s)kmol/(m 3⋅。在操作条件下的气液平衡关系为X Y 6.2*=,试求塔径及填料层高度。

[答:D=0.77m,Z=5.23m]

12.在吸收塔中用清水吸收混合气中的SO 2,气体流量为5000m 3(标准)/h,其中SO 2占10%,要求SO 2回收率为95%。气、液逆流接触,在塔的操作条件下SO 2在两相间的平衡关系近似为X Y 7.26*=。试求:

(1)若取用水量为最小用量的15倍,用水量应为多少?

(2)在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数;

(3)如仍用(2)中求出的理论板数,而要求回收率从95%提高到98%,用水量应增加到多少?

〔答:（1)L=765Okmol/h;(2)N T =5.5;(3)L=939O kmol/h 〕

13.在一个接触效能相当于8层理论塔板的筛板塔内,用一种摩尔质量为250、密度为则900kg/m 3的不挥发油吸收捏于空气中的丁烧。塔内操作压强为101.33kPa,温度为15℃,进塔气体含丁烷5%(体积),要求回收率为95%。丁烷在15℃时的蒸气压强为194.5kPa,液相密度为58Okg/m 3假定拉乌尔定律及道尔顿定律适用,求:

(1)回收每1m 3丁烷需用溶剂油多少(m 3)?

(2)若操作压强改为304.OkPa,而其他条件不变,则上述溶剂油耗量将是多少(m 3)?

〔答:(1)126.2m 3;(2)42.28m 3〕

14.在一逆流吸收塔中用三乙醇胶水溶液吸收混于气态烃中的H 2S,进塔气相含H 2S 2.91%(体积),要求吸收率不低于99%,操作温度300K,压强为101.33kPa,平衡关系为X Y 2*

=,进塔液体为新鲜溶剂,出塔液体中H 2S 组成为0.013kmol(H 2S)/kmol(溶剂)。已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015 kmol/(m 2·s),气相体积吸收总系数为0.000395kmol/(m 3·s ·kPa),求所需填料层高度。〔答:Z=7.8m 〕

15.有一吸收塔,填料层高度为3m,操作压强为101.33KPa,温度为20℃,用清水吸收棍于空气中的氨。