吸收习题典型习题

【例5-8】在一塔径为0.8m 的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为1400kg/h ，气体总压为101.3kPa ，其中氨的分压为1.333 kPa 。若实际吸收剂用量为最小用量的1.4倍，操作温度（293K ）下的气液相平衡关系为Y *=0.75X ，气相总体积吸收系数为0.088kmol/m 3·s ，试求 （1）每小时用水量；

（2）用平均推动力法求出所需填料层高度。 解 (1)

0132.03

.101333.11==y

0134.00132

.010132.01111=-=-=y y Y

0000669.0)995.01(0134.0)1(12=-=-=ηY Y

02=X

因混合气中氨含量很少，故

kg/kmol 29≈M

kmol/h 7.47)0132.01(29

1400=-=V

5.08.0785.02=⨯=Ω㎡

kmol/h 6.35075

.00134.0)

0000669.00134.0(7.472

*121min =--=--=X X Y Y V

L 实际吸收剂用量L =1.4L min =1.4×35.4=49.8kmol/h

(2) X 1 = X 2+V （Y 1－Y 2）/L =0+

0128.08

.49)

0000669.00134.0(7.47=- 00953.00128.075.075.01*1

=⨯==X Y

0*2

=Y

00387.000953.00134.0*111=-=-=∆Y Y Y

0000669.000000669.0*

2

22=-=-=∆Y Y Y

000936

.00000669.000387

.0ln 0000669

.000387.0ln

2

121m =-=∆∆∆-∆=

∆Y Y Y Y Y OG

N =

m

2

1Y Y Y ∆-=

24.14000936

.00000669

.00134.0=- a ΩK V H Y =OG

=

m 30.05

.0088.03600/7.47=⨯ O G O G H N Z ⋅==14.24×0.30=4.27m

【例5-9】空气中含丙酮2%（体积百分数）的混合气以0.024kmol/m 2·s 的流速进入一填料

塔，今用流速为0.065kmol/m 2·s 的清水逆流吸收混合气中的丙酮，要求丙酮的回收率为98.8%。已知操作压力为100 kPa ，操作温度下的亨利系数为177 kPa ，气相总体积吸收系数为0.0231 kmol/m 3·s ，试用解吸因数法求填料层高度。 解

0204

.02

1002

1=-=y

0208

.00204

.010204.01111=-=-=y y Y

000250.0)988.01(0208.0)1(12=-=-=ηY Y

02=X

77.1100

177

===p E m

因此时为低浓度吸收，故 024.0Ω

≈V

kmol/m 2

·s

654.0065

.0024

.077.1=⨯==

L mV S 2221mX Y mX Y --=

3.83988

.011

1121=-=-=ηY Y

()⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+----=S mX Y mX Y S S N 2221OG

1ln 11

[]654.03.83)654.01(ln 654

.011

+⨯--=

=11.0

OG N 也可由654.0=S 和2

221mX Y mX Y --=83.3，查图5-17得到，OG N =11.0

a ΩK V H Y =OG

=

m 04.10231

.0024.0= 所以

O G O G H N Z ⋅= =11.0×1.04=11.44m

【例5-10】在一填料塔中用清水吸收氨－空气中的低浓氨气，若清水量适量加大，其余操作条件不变，则2Y 、1X 如何变化？（已知体积传质系数随气量变化关系为8.0V a k Y ∝）

解： 用水吸收混合气中的氨为气膜控制过程，故

8

.0V

a k a K Y Y ∝≈

因气体流量V 不变，所以a k Y 近似不变。由于

8

.0V

a k a K Y Y ∝≈，a K Y 不变，所以H OG 不变。

因塔高不变，故根据Z =OG OG H N ⋅可知

OG N 不变。

当清水量加大时，因V L m

S /=，故S 降低，由图5-17

可以看出2

22

1mX Y mX Y --会增大，故2Y 将下降。

根据物料衡算12121)()(VY Y Y V X X L ≈-=-可

近似推出1X 将下降。

4 有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa ，用清水吸收200m 3

/h 氨-空气混合气中的氨，使其

含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为0.8m ，填料层体积为3 m 3

，平衡关系为Y=1.4X ，已知Kya=38.5kmol/h 。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%，该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）

解：（1）

05263.005

.0105.01=-=Y

0004.00004

.010004.02=-=Y

惰性气体流量 h kmol V /69.7)05.01(301

273

4.22200=-⨯⨯=

0376

.04

.105263.011

===*m Y X

0301.080.01

1==*X X

h

kmol X X Y Y V L /34.130

0301.0)0004.005263.0(69.7)(2121=--⨯=--=

01046.00301.04.105263.0111=⨯-=-='∆mX Y Y

0004.022=='∆Y Y

00308.0ln 21

21='

∆'∆'∆-'∆='∆Y Y Y Y Y m

m Y K Y Y V Z m

Ya 74.600308.08.0785.05.38)0004.005263.0(69.7)(2

21=⨯⨯⨯-⨯='Ω∆-='

该塔现有填料层高度 m Z 68

.0785.032=⨯=