柴诚敬习题答案(08)第八章 气体吸收
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解:
惰性气体得流量为
水得用量为
求填料层高度
7.某填料吸收塔内装有5ｍ高,比表面积为２21 m2/m3得金属阶梯环填料,在该填料塔中,用清水逆流吸收某混合气体中得溶质组分。已知混合气得流量为50kmoｌ/h,溶质得含量为5％(体积分数％);进塔清水流量为2０0kmol／ｈ,其用量为最小用量得１、6倍;操作条件下得气液平衡关系为;气相总吸收系数为;填料得有效比表面积近似取为填料比表面积得９0％。试计算(1)填料塔得吸收率;(2)填料塔得直径。
解:(１)以纯水得密度代替稀甲醇水溶液得密度,25℃时水得密度为
kg/m3
溶液得总浓度为
kmｏl／m3
(2)由m/s
因溶质组成很低,故有
(3)吸收速率为
5。在1０1、3kPａ及25℃得条件下,用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中得二氧化硫、已知混合气进塔与出塔得组成分别为y１=0。0４、y２＝０、０02。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律,亨利系数为4.13×103kPa,吸收剂用量为最小用量得1.45倍。
4、在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中得甲醇蒸汽、操作压力为105。0kPa,操作温度为25℃、在操作条件下平衡关系符合亨利定律,甲醇在水中得溶解度系数为２.1２6
kmｏl/(m3·kPa)。测得塔内某截面处甲醇得气相分压为7。5kＰａ,液相组成为2.85kｍol/m3,液膜吸收系数ｋL=2、12×10－5m/s,气相总吸收系数KG=1。206×10—5ｋmoｌ/(m2·ｓ·kPa)。求该截面处(1)膜吸收系数kG、kx及kｙ;(2)总吸收系数KＬ、KＸ及KＹ;(3)吸收速率、
解:(1)
惰性气体得流量为
(2)
m
由
填料得有效比表面积为
填料得总比表面积为来自百度文库
由
由
填料得等板高度为
1０、用清水在塔中逆流吸收混于空气中得二氧化硫。已知混合气中二氧化硫得体积分数为0。085,操作条件下物系得相平衡常数为26.7,载气得流量为２5０kmｏｌ/h。若吸收剂用量为最小用量得1。55倍,要求二氧化硫得回收率为92％。试求水得用量(kg／ｈ)及所需理论级数、
m
即所需填料层高度比原来减少0。６09m。
9、 某制药厂现有一直径为1．2ｍ,填料层高度为3 m得吸收塔,用纯溶剂吸收某气体混合物中得溶质组分、入塔混合气得流量为４0kｍol／h,溶质得含量为0。06(摩尔分数);要求溶质得回收率不低于95%;操作条件下气液平衡关系为Y=2。2X;溶剂用量为最小用量得１、5倍;气相总吸收系数为０。35kmｏｌ/(m２·ｈ)。填料得有效比表面积近似取为填料比表面积得９0%。试计算(1)出塔得液相组成;(2)所用填料得总比表面积与等板高度。
(1)试计算吸收液得组成;
(２)若操作压力提高到10１3kPa而其她条件不变,再求吸收液得组成。
解:(１)
吸收剂为清水,所以
所以操作时得液气比为
吸收液得组成为
(2)
6。在一直径为0．8ｍ得填料塔内,用清水吸收某工业废气中所含得二氧化硫气体。已知混合气得流量为４5kmol/ｈ,二氧化硫得体积分数为0.０３2。操作条件下气液平衡关系为,气相总体积吸收系数为０.056２kmol/(ｍ3·s)。若吸收液中二氧化硫得摩尔比为饱与摩尔比得76％,要求回收率为9８％。求水得用量(ｋg/h)及所需得填料层高度。
解:首先计算操作条件变化前得传质单元高度与传质单元数
操作条件下,混合气得平均摩尔质量为
m
(1)
若气相出塔组成不变,则液相出塔组成也不变。所以
ｍ
m
m
即所需填料层高度比原来减少1．８01m。
(2)
若保持气相出塔组成不变,则液相出塔组成要加倍,即
故
m
m
m
即所需填料层高度要比原来增加4。９10ｍ。
(3)
W对KGa无影响,即对ＫGa无影响,所以传质单元高度不变,即
(1)试计算以、表示得总推动力与相应得总吸收系数;
(2)试分析该过程得控制因素。
解:(1)以气相分压差表示得总推动力为
kPa
其对应得总吸收系数为
kmol/(m2·ｓ·ｋPa)
以液相组成差表示得总推动力为
其对应得总吸收系数为
(2)吸收过程得控制因素
气膜阻力占总阻力得百分数为
气膜阻力占总阻力得绝大部分,故该吸收过程为气膜控制。
解:(1)惰性气体得流量为
对于纯溶剂吸收
依题意
(２)
由
填料塔得直径为
８、在1０1。３kPa及20℃得条件下,用清水在填料塔内逆流吸收混于空气中得氨气、已知混合气得质量流速G为６00kg／(ｍ2·h),气相进、出塔得摩尔分数分别为0、05、0.０0０526,水得质量流速Ｗ为８00kg/(m2·h),填料层高度为3m。已知操作条件下平衡关系为Y＝0、9X,ＫGａ正比于Ｇ0.8而于W无关、若(１)操作压力提高一倍;(2)气体流速增加一倍;(3)液体流速增加一倍,试分别计算填料层高度应如何变化,才能保持尾气组成不变。
kg/m3
溶解度系数为
２。在温度为2５℃及总压为１0１。3kPa得条件下,使含二氧化碳为3。０％(体积分数)得混合空气与含二氧化碳为350 g/m3得水溶液接触。试判断二氧化碳得传递方向,并计算以二氧化碳得分压表示得总传质推动力。已知操作条件下,亨利系数kＰa,水溶液得密度为９97．８kg/m３。
解:水溶液中CO２得浓度为
第八章 气体吸收
1。在温度为40℃、压力为１01.3kPa得条件下,测得溶液上方氨得平衡分压为15。０ｋＰa时,氨在水中得溶解度为76.６g(NH3)/1０0０g(H2O)。试求在此温度与压力下得亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。
解:水溶液中氨得摩尔分数为
由
亨利系数为
kPa
相平衡常数为
由于氨水得浓度较低,溶液得密度可按纯水得密度计算。４0℃时水得密度为
对于稀水溶液,总浓度为
kmol／ｍ３
水溶液中ＣＯ2得摩尔分数为
由ｋＰa
气相中CO2得分压为
kPａ<
故CO2必由液相传递到气相,进行解吸、
以ＣO2得分压表示得总传质推动力为
kPa
３.在总压为110、5kPa得条件下,采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中得氨气、测得在塔得某一截面上,氨得气、液相组成分别为、、气膜吸收系数ｋＧ=５.2×1０-６kmol/(m2·s·kPa),液膜吸收系数kＬ=1.5５×10—4ｍ／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、７25kmol/(m3·kPａ)。
惰性气体得流量为
水得用量为
求填料层高度
7.某填料吸收塔内装有5ｍ高,比表面积为２21 m2/m3得金属阶梯环填料,在该填料塔中,用清水逆流吸收某混合气体中得溶质组分。已知混合气得流量为50kmoｌ/h,溶质得含量为5％(体积分数％);进塔清水流量为2０0kmol／ｈ,其用量为最小用量得１、6倍;操作条件下得气液平衡关系为;气相总吸收系数为;填料得有效比表面积近似取为填料比表面积得９0％。试计算(1)填料塔得吸收率;(2)填料塔得直径。
解:(１)以纯水得密度代替稀甲醇水溶液得密度,25℃时水得密度为
kg/m3
溶液得总浓度为
kmｏl／m3
(2)由m/s
因溶质组成很低,故有
(3)吸收速率为
5。在1０1、3kPａ及25℃得条件下,用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中得二氧化硫、已知混合气进塔与出塔得组成分别为y１=0。0４、y２＝０、０02。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律,亨利系数为4.13×103kPa,吸收剂用量为最小用量得1.45倍。
4、在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中得甲醇蒸汽、操作压力为105。0kPa,操作温度为25℃、在操作条件下平衡关系符合亨利定律,甲醇在水中得溶解度系数为２.1２6
kmｏl/(m3·kPa)。测得塔内某截面处甲醇得气相分压为7。5kＰａ,液相组成为2.85kｍol/m3,液膜吸收系数ｋL=2、12×10－5m/s,气相总吸收系数KG=1。206×10—5ｋmoｌ/(m2·ｓ·kPa)。求该截面处(1)膜吸收系数kG、kx及kｙ;(2)总吸收系数KＬ、KＸ及KＹ;(3)吸收速率、
解:(1)
惰性气体得流量为
(2)
m
由
填料得有效比表面积为
填料得总比表面积为来自百度文库
由
由
填料得等板高度为
1０、用清水在塔中逆流吸收混于空气中得二氧化硫。已知混合气中二氧化硫得体积分数为0。085,操作条件下物系得相平衡常数为26.7,载气得流量为２5０kmｏｌ/h。若吸收剂用量为最小用量得1。55倍,要求二氧化硫得回收率为92％。试求水得用量(kg／ｈ)及所需理论级数、
m
即所需填料层高度比原来减少0。６09m。
9、 某制药厂现有一直径为1．2ｍ,填料层高度为3 m得吸收塔,用纯溶剂吸收某气体混合物中得溶质组分、入塔混合气得流量为４0kｍol／h,溶质得含量为0。06(摩尔分数);要求溶质得回收率不低于95%;操作条件下气液平衡关系为Y=2。2X;溶剂用量为最小用量得１、5倍;气相总吸收系数为０。35kmｏｌ/(m２·ｈ)。填料得有效比表面积近似取为填料比表面积得９0%。试计算(1)出塔得液相组成;(2)所用填料得总比表面积与等板高度。
(1)试计算吸收液得组成;
(２)若操作压力提高到10１3kPa而其她条件不变,再求吸收液得组成。
解:(１)
吸收剂为清水,所以
所以操作时得液气比为
吸收液得组成为
(2)
6。在一直径为0．8ｍ得填料塔内,用清水吸收某工业废气中所含得二氧化硫气体。已知混合气得流量为４5kmol/ｈ,二氧化硫得体积分数为0.０３2。操作条件下气液平衡关系为,气相总体积吸收系数为０.056２kmol/(ｍ3·s)。若吸收液中二氧化硫得摩尔比为饱与摩尔比得76％,要求回收率为9８％。求水得用量(ｋg/h)及所需得填料层高度。
解:首先计算操作条件变化前得传质单元高度与传质单元数
操作条件下,混合气得平均摩尔质量为
m
(1)
若气相出塔组成不变,则液相出塔组成也不变。所以
ｍ
m
m
即所需填料层高度比原来减少1．８01m。
(2)
若保持气相出塔组成不变,则液相出塔组成要加倍,即
故
m
m
m
即所需填料层高度要比原来增加4。９10ｍ。
(3)
W对KGa无影响,即对ＫGa无影响,所以传质单元高度不变,即
(1)试计算以、表示得总推动力与相应得总吸收系数;
(2)试分析该过程得控制因素。
解:(1)以气相分压差表示得总推动力为
kPa
其对应得总吸收系数为
kmol/(m2·ｓ·ｋPa)
以液相组成差表示得总推动力为
其对应得总吸收系数为
(2)吸收过程得控制因素
气膜阻力占总阻力得百分数为
气膜阻力占总阻力得绝大部分,故该吸收过程为气膜控制。
解:(1)惰性气体得流量为
对于纯溶剂吸收
依题意
(２)
由
填料塔得直径为
８、在1０1。３kPa及20℃得条件下,用清水在填料塔内逆流吸收混于空气中得氨气、已知混合气得质量流速G为６00kg／(ｍ2·h),气相进、出塔得摩尔分数分别为0、05、0.０0０526,水得质量流速Ｗ为８00kg/(m2·h),填料层高度为3m。已知操作条件下平衡关系为Y＝0、9X,ＫGａ正比于Ｇ0.8而于W无关、若(１)操作压力提高一倍;(2)气体流速增加一倍;(3)液体流速增加一倍,试分别计算填料层高度应如何变化,才能保持尾气组成不变。
kg/m3
溶解度系数为
２。在温度为2５℃及总压为１0１。3kPa得条件下,使含二氧化碳为3。０％(体积分数)得混合空气与含二氧化碳为350 g/m3得水溶液接触。试判断二氧化碳得传递方向,并计算以二氧化碳得分压表示得总传质推动力。已知操作条件下,亨利系数kＰa,水溶液得密度为９97．８kg/m３。
解:水溶液中CO２得浓度为
第八章 气体吸收
1。在温度为40℃、压力为１01.3kPa得条件下,测得溶液上方氨得平衡分压为15。０ｋＰa时,氨在水中得溶解度为76.６g(NH3)/1０0０g(H2O)。试求在此温度与压力下得亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。
解:水溶液中氨得摩尔分数为
由
亨利系数为
kPa
相平衡常数为
由于氨水得浓度较低,溶液得密度可按纯水得密度计算。４0℃时水得密度为
对于稀水溶液,总浓度为
kmol／ｍ３
水溶液中ＣＯ2得摩尔分数为
由ｋＰa
气相中CO2得分压为
kPａ<
故CO2必由液相传递到气相,进行解吸、
以ＣO2得分压表示得总传质推动力为
kPa
３.在总压为110、5kPa得条件下,采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中得氨气、测得在塔得某一截面上,氨得气、液相组成分别为、、气膜吸收系数ｋＧ=５.2×1０-６kmol/(m2·s·kPa),液膜吸收系数kＬ=1.5５×10—4ｍ／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、７25kmol/(m3·kPａ)。