第八章《吸收》答案fgdgddh

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1、8.1在30C,常压条件下，用吸收塔清水逆流吸收空气一SO2混合气体中的SO2,已知气一液相平衡关系式为y*=47.87x,人塔混合气中SO2摩尔分数为0.05,出塔混合气SO2摩尔分数为0.002,出塔吸收液中每100g含有SO20.356g。试分别计算塔顶和塔底处的传质推动力，用、._.X、厶P、厶C表示。38.2在吸收塔中，用清水自上而下并流吸收混合气中的氨气。已知气体流量为I000m/h(标准状态)，氨气的摩尔分数为0.01，塔内为常温常压，此条件下氨的相平衡关系为Y*=0.93X，求：3用5m/h的清水吸收，氨气的最高吸收率；3用10m/h的清水吸收，氨气的最高吸收率；3(3)用5m

2、/h的含氨0.5%(质量分数)的水吸收，氨气的最高吸收率。1000X1n774解：(1)气体的流量为1000mol/s=12.4mol/s3600流体的流量为mol/s=77.2mol/s3t00假设吸收在塔底达到平衡，则丁.y*寸彳.；=12.4(0.01-y*)，所以y*=0.00130.010.0013所以最大吸收率为0.870.011000X10774气体的流量为1000-mol/s=12.4mol/s3600流体的流量为1010-5kmol/(m2s),kx=1.25X10-5kmol/(m2s),试求该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻力和传质速率。8.4用吸收塔吸收空气中的

3、SO。，条件为常压，30C，相平衡常数为m-26.7,在塔内某一截面上，气相中SO。分压为4.1kPa，液相中SO。浓度为0.05kmol/m3,气相传质系数为kG一1.5X10卅kmol/(m2-hkPa)，液相传质系数为k。=0.39m/h,吸收液密度近似水的密度。试求：(1) 截面上气液相界面上的浓度和分压；(2) 总传质系数、传质推动力和传质速率。解：(1)社气-液相界面上的压力为PAi，浓度为CAi,忽略SO2的溶解，吸收液的总浓度为33C0=996/18kmol/m=55.3kmol/m溶解度系数为C055.333H=一kmol/(kPa.m)=0.0204kmol/(kPa.m)

4、mp26.7.在相界面上，气、液两相平衡，所以cAi=0.024pAi又因为稳态传质过程，气、液相两相传质速率相等，所以kG(PA-pAi)=kL(CAi-CA)所以1.5X0-2X4.1-pAi)=0.39XcAi-0.05)由上两个方程，可以求得pAi=3.53kPa,CAi=0.072kmol/m。(2)总气相传质系数1kG=1/kkL11/0.0151/(0.2042kmol/(m.h.kPa)=0.0052kmol/(mC.5-)2.h.kPa)总液相传质系数kL=kG/H=0.0052/0.0204m./h=0.255m/h与水溶液平衡的气相平衡分压为Pa*=ca/H=0.05/0

5、.0204kPa=2.45kPa所以用分压差表示的总传质推动力为邛=Pa-Pa=(4.1-2.45)kPa=1.65kpa与气相组成平衡的溶液平衡浓度为Hp3二二0.084kmol用浓度差表示的总传质推动力为Ac=cAcA=(0.08430.05)kmol/m=0.034kmol/m传质速率为Na=kG=p=0.0052：Kkmolm2h工Wkmolm2h或Na=kL=c=0.2552匚：kmolm?hkmolm2h操作压力下，在某吸收截面上，含氨0.03摩尔分数的气体与氨浓度为1kmol/m的溶液发生吸收过程，已知气膜传质系数为kG=5X10-6kmol/(m2skPa),液膜传质系数”4、

6、2为kL=1.5X0m/s，操作条件下的溶解度系数H=0.73kmol/(mkPa)，试计算:(1) 界面上两相的组成；(2) 以分压差和摩尔浓度差表示的总传质推动力、总传质系数和传质速率;(3) 分析传质阻力，判断是否适合采取化学吸收，如果采用酸溶液吸收，传质速率提高多少。假设发生瞬时不可逆反应。8.6利用吸收分离两组分气体混合物，操作总压为310kPa,气、液相传质系数分别为3242ky=3.77xiO-kmol/(m)、k。=3.0610-kmol/(ms),气、液两相平衡符合亨利定律，11/kx1/(mky)11/(3.0610冷1/(34.4二2_42kmol/(m.s)=3.051

7、0kmol/(m.s)关系式为p=1.06704x(p-的单位为kPa)，计算:(1) 总传质系数；(2) 传质过程的阻力分析；(3) 根据传质阻力分析，判断是否适合采取化学吸收，如果发生瞬时不可逆化学反应，传质速率会提高多少倍？解：4(1)相平衡系数为m=EJ.0671034.4p310所以，以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为以气相摩尔分数为推动力的总传质系数为Kx3.05X10，2直2Kyxkmol/(m.s)=0.8910kmol/(m.s)m34.4(2)以液相摩尔分数差为推动力的总传质阻力为1111232=+=m.s/kmol=3.28x10m.s/kmolKxkxmky3.05

8、10其中液膜传质阻力为11232m.s/kx3.0610占传质阻力的99.7%气膜传质阻力为11223m.s/kmol二y33.40kPa,并且已知以下两个反应的平衡常数33CQ+H2OH2COK1=2.50kmol/m亠-43H2CQ匸二H+HC3OK2=1.70kmol/m若平衡状态下气相中的CO2分压为l0kPa,求水中溶解的CO2的浓度。（C02在水中的一级离解常数为K=4.3X10-7kmol/m3，实际上包含了上述两个反应平衡，K=KiK2）8.8在两个吸收塔a、b中用清水吸收某种气态污染物，气一液相平衡符合亨利定律。如下图所示，采用不同的流程，试定性地绘出各个流程相应的操作线和平

9、衡线位置，并在图上标出流程图中各个浓度符号的位置。解：（略）8.9用吸收法除去有害气体，已知操作条件下相平衡关系为y“=1.5x，混合气体初始含量为y,=0.1，吸收剂入塔浓度为x2=0.001，液气比为2。已知在逆流操作时，气体出口浓度为y2=0.005。如果操作条件不变，而改为并流操作，气体的出口含量是多少？逆流操作吸收的溶质是并流操作的多少倍？假设总体积传质系数不变。8.10用一个吸收塔吸收混合废气中的气态污染物A，已知A在气、液两相中的平衡关系为y=x。气体入口浓度为y,=0.1，液体入口浓度为x2=0.01。（1）如果要求吸收率达到80%，求最小液气比；（2）气态污染物A的最大吸收率

10、可以达到多少，此时液体出口的最大浓度为多少？01解：（1）气相入口摩尔比为丫，=0.1110.9X001液相入口摩尔比为X2二三0.0120.09吸收率：护=丫1-丫2=0.11一丫2=0.8，所以丫2=0.022丫勺0.11qnL丫1-丫20.1-0.022所以，最小液气比为（汕）斷120.87qnGYt/m-X20.1/1-0.01 （2）假设吸收塔高度为无穷大，求A的最大吸收率当液气比为（乩）=m,操作线与平衡线重合气、液两相在塔顶和塔底都处在于平衡状态。qnGY,-Y2吸收率为-max12Y011此时液相出口浓度为X,10.11m1当液气比为（2）=m，操作线与平衡线在塔顶点相交，即气

11、相出口浓度和液相进口浓度qnG吸收率为亠二心亠二0.91max平衡状态。0.01此时液相出口浓度为Xtr_mX2）-X2qnG与相比，吸收率达到相同大小，但是液相出口浓度低。即气相进口浓度和液相出口浓度平衡当液气比为（归）m,作线与平衡线在塔顶底相交,qnG状态。此时液相出口浓度为X!Y.0.110.11max一丫22=0.910.01与相比，液相出口浓度达到相同大小，但是吸收率要低。8.11在逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合废气中的组分A，入塔气体溶质体积分数为0.01，已知操作条件下的相平衡关系为y=x，吸收剂用量为X企1y叭习题&8图示最小用量的1.5倍，气相总传质单元高度为层的高度。

12、8.12用一个填料塔吸收空气中的某气态污染物，提高到98%，则吸收剂的用量增加多少倍S=1.779。l.2m，要求吸收率为80%，求填料在其他条件不变的情况下，将吸收率从95%?假设过程为气膜控制吸收过程，吸收因子解：吸收剂用量的增加，会带来液相吸收系数的变化，题意中气膜控制吸收过程用意在已可以忽略液相吸收系数的变化对总传质系数的影响，而认为总传质系数不变。在清水吸收的条件下：X2=0吸收塔高度不变，吸收因子S=乩，假设吸收剂用量增加n倍，则吸收因子也会增加nmqnG倍。qnL1:丫11CHolNolln(1-)一Sa。S-1S丫2SqnL1ln(1-qnL:ln(1-GAKxaJS-1Sy2sKxS-1SY2S1qnL-ln(1=qnL1:Y-In(1一)S-1S丫2SnS-1nSY2nS其中S=1.779,丫2=0.05Yi,y2=0.02Y1,所以11111111-ln(1-)-+-ln(1)1.779-11.7790.051.779n1.779-1n1.7790.02n1.779求得n=1.9，所以吸收剂用量需要增加1.9倍。8.13在填料层高度为5m的填料塔内，用清水吸收空气中的某气态污染物。液气比为1.0，吸收率为90%，操作条件下的相平衡关系为y”=0.5X。如果改用另外一种填料，在相同的条件下，吸收率可以提高到95%，试计算两种填料的气相总体积传质系数之比。