吸收知识题解答

1、第七章吸收7-1总压101.3kPa,温度25c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4.13MPa,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/m3）50解：溶质在液相中的摩尔分数：xi64”0.013910005018643_氧化硫的平衡分压：pEx4.13100.0139kPa=57.41kPaE41310Pa相平衡常数：m40.77P101.310Pa7-2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

2、C,压强为1.52X105Pa,亨利系数E为48.9MPa。解：相平衡常数为:48.91061.52105321.715硫化氢的混合气进口摩尔浓度：y140.04305953429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:y10.04304Xmaxm32Tt71.34107-3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NO20.003（摩尔分率）的水溶液和含NO20.06（摩尔分率）的混合气接触，总压为101.3kPa,T=15C,已知15c时，NO2水溶液的亨利系数E=1.68X102kPa;（2）气液组成及温度同（1）,总压达

3、200kPa（绝对压强）解：（1）相平衡常数为:51.6810Pa101.3103Pa1.658*_ymx1.6580.0030.00498.*一.由于yy,所以该过程是吸收过程。气相推动力为：yy0.060.004980.0550*y0.06液相推动力为：xxx-0.0030.0332m11.658_5（2）相平衡常数为:0.841.68105Pa200103Pa*_ym1x0.840.0030.00252*一.由于yy,所以该过程仍是吸收过程。,一、一*气相推动力为：yy0.060.002520.0575*y0.06液相推动力为：xxx0.0030.0684m20.840.0870.06-

4、x=0.06847-4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ky=1.8X10-4kmol/(m2s),液膜吸收分系数kx=2.1X10-5kmol/(m2.s),试求：(1)界面浓度yi、Xi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：ky(yyi)kx(Xix)1.8104(0.014yi)2.1105(x0.02)(1)在界

5、面处气液两相达平衡，有：yi0.5xi(2)联立方程(1)、(2)得xi0.0265,yi0.0132,，一1132.(2)气相传质阻力：-45.55610sm/kmolky1.8104以气相为基准的液相传质阻力：竺,2.381104sm2/kmolkx2.110因此，吸收过程为液膜扩散控制。总气相传质推动力为：ymx0.0140.50.020.004气相推动力：yy0.0140.01320.0008一，yyi0.0008气相推动力在总推动力中所占比例：上-0.2ymx0.0047-5在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇蒸气，操作温度为25C,压力为105kPa（绝对压力）。稳定操作状况下，塔内

6、某截面上的气相中甲醇分压为7.5kPa,液相中甲醇浓度为2.85kmol/。甲醇在水中的溶解度系数H=2.162kmol/（m3kPa),液膜吸收分系数kL=2.0X10-5m/s,气膜吸收分系数kG=1.2X10-5kmol/（m2skPa.）o试求：（1）气液界面处气相侧甲醇浓度yi；（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:kG(pPi)(Gc)1.2105(7.5pi)2.1105(ci2.85)(1)在界面处气液两相达平衡，有:PiPiCi2.162联立方程（1）、（2）得3G5.644kmol/m,pi2.611kPa气液界面处气相侧

7、甲醇浓度：ya26110.0249P105（2）该截面上的吸收速率:NakG(pp)1.2105(7.52.611)5.87105kmol/(m2卜)7-6在101.3kPa及25C的条件下，用清水在填料吸收塔逆流处理含的SO2混合气体。进塔气中含SO2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2000kg的SO2,操作条件下亨利系数4.13MPa,计算每小时用水量为多少（m3）和出塔液中SO2的浓度（体积分数）？此题的第二问修改成“出塔气中SO2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SO2的浓度（摩尔分数

8、）。解：X20,Y-y-0.040.4171y110.04E4.13106相平衡常数为：m-340.77P101.3103由于是低浓度吸收，有：Mm40.77由物料衡算得:2000V(丫1丫2)=31.25kmol/h64LminV(丫丫0X231.250.41740.773055.31kmol/hL1.5Lmin4582.97kmol/h-4582.97183每小时用水量：Q82.494m3/h1000由物料衡算得：L(X1X2)4582.97X131.25kmol/hX10.00682，皿一,、X10.00682出塔液中SO2的浓度：x10.006771X110.006827-7用清水在吸

9、收塔中吸收NH3-空气混合气体中的NH3,操作条件是：总压101.3kPa,温度为20C。入塔时NH3的分压为1333.2Pa,要求回收率为98%。在101.3kPa和20c时，平衡关系可近似写为Y*=2.74X。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303.9kPa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：Y1.3332101.31.33320.0133，Y2(10.98)丫0.020.01330.000266X20逆流操作时最小液气比：(LV)min"0.0133籍026

10、62.685-v丫1丫0.0133X22.7422.74并流操作时最小液气比：(LV)minV笔谭磐6134.2620.0004662.742.74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：MmEMF2.74101.3277.562kPam2P2277.5620.913303.9加压后，逆流操作时的最小液气比:(LvLnYM2X20.013300002660.01330.9130.895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

11、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？V10.09解：Y0.09891y110.09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：1,max丫1M0.09891.150.086一，口X10.086液体出口的最大浓度：X1max10.07921X110.086SO2浓度为0.08（体积分数），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,其余可视为

12、空气。冷却后送入吸收塔用水吸收，要求处理后的气体中SO2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：丫y11y10.0810.080.0870,Y21丫20.004y210.0040.00402,X20逆流操作的最小液气比:minYY20.08700.004020.08704845.782实际操作液气比:LV1.6(LV)min1.645.78273.251由操作线方程可得:YV(YK)X10.08700.0040273.2510.00113

13、出塔溶液的浓度:X10.00113X110.001131X110.001137-10常压（101.325kPa）用水吸收丙酮一一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1500m3/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Mg）。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AY各为多少？（3）若溶液的出口浓度X1=0.0305,求所需用水量，此用水量为最小用水量的多少倍？解：Y0.070.0753,工Y（10.97）0.07530.030

14、.00226,1y110.07X20混合气体的摩尔流率：V150066.964kmol/h22.4E200相平衡常数为：Mm1.974P101.325.*所以，操作条件下的平衡关系为：Y1.974X（1）每小时被吸收的丙酮量为：V(丫Y2)66.964(0.07530.00226)4.891kmol/h,3200，(2)吸收剂的摩尔流率：L177.778kmol/h18由操作线方程可得：XiV"丫2)4.8910.0275L177.778溶液的出口浓度：X1X0.02750.02681X110.0275塔进口处的推动力:塔出口处的推动力:YYMX10.07531.9740.02750

15、.0210Y2Y2MX20.0022600.00226（3）若溶液的出口浓度X1=0.0305,有：X10.030510.03050.0315由操作线方程可得:L小工)但155.470kmol/hX10.0315日IV(YY2)4.891sec最小用水量：Lmin1128.218kmol/hY10.0753M1.974Lmin155.470128.2181.2137-11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

16、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Hl和Hg都是2m,其填料层高度为多少?解:“，一，L，（1）当最小放气比一0.24时Vmin回收率为:L丫1丫2丫1丫2VminX1max丫1M一/Vmin0.24/0.30.880%(2)L/V=1.2(L/V)min=1.2X0.24=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YiMXi0.3Xi丫XiX20.288Y20.3X10.288X10.012X1最大回收率:maxYiY2Yi0.3X0.0i2Xi0.3Xi96%(3)ii.250.8YiiY2ii0.90i0NogIniiA

17、rYiY2e丫2，e丫IniiAY2IniA彳iNogIni0.8i00.85.i5i0.8HOGMVi2HGHLHGHL23.6mLAi.25ZN0GH0G5.i53.6i8.54m7-i2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i.45倍，操作状态下平衡关系为Y*=34.5X,HoG=2m。试求：（i）填料层的高度；（2）若改用含二氧化硫0.08%的稀硫酸作吸U剂，Yi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：Y960.04i7,Y20.04i70.0

18、50.002iL/VminM34.50.9532.775L/V1.232.77539.33,1/AMV/L34.5/39.330.877Nog1ln(11/A)11/A*YY2*Y2Y2111/AnT7ln(11/AT1/Al11ln(10.877)0.8779.79710.87710.95ZN0GH0G9.797219.6m(2)X2_*_0.0008,X10.0417/34.50.0012其他条件不变，即L/V不变，则(L/V)min也不变,(L/V)minYY2'X1maxX232.775YY232.775(0.00120.0008)0.0134乂Y10.01340.04170.

19、01340.0283YY2Y0.01340.041732.12%(3)X7-13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3400m3/h（标准状况）、其中氨含量为NH35%（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Ky3=187kmol/（m3h）,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）Y0.050.052610.05出塔氨含量：Y>Y10.052610.90.00526进

20、塔惰性气体含量：V3400(10.05)144.196kmol/h22.4最小液气比：（，）min丫Y20.05260.00526/”12-1.08X1maxX20.0526/1.2,imax实际液气比：-1.3(L)min1.31.081.404VV吸收齐佣量：L1.404V1.404144.196202.452kmol/h（2）求塔底排出水中丙酮含量V(Y1Y2)0.05260.00526L1.4040.0337冗_2冗_2_2塔横截面积：一D-1.31.327m44传质单元高度:HOGVKyb144.1961871.3270.581m(YY)(Y2YDlnY丫2*Y*%(0.05261.

21、200337)0.005260.05261.20.0337In0.005260.00823传质单元数:Nog丫1丫2Ym0.05260.00526广.5.750.00823填料层高度为:ZHogNog0.5815.753.34m(3)%Y10.052610.950.00263X10.05260.002630.03561.404HOG144.196KYa1871.3270.581m（丫丫*)(Y2丫2)*,YYln*Y2Y2(0.05261.20.0356)0.00263000548,0.05261.20.0356In0.00263NOG0.00548HOGN0G0.5819.125.30mYY

22、20.05260.0026319.12Ym7-14由矿石焙烧炉送出来的气体含有SO26%（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SO2回收95%,气体速率为600kg惰气/（m2h）,液体速率为900kg/（m2h）。在操作范围内，SO2的气液平衡关系为Y*2X,KyaW?7,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：Y0.06/0.940.0638,Y>0.063810.9

23、50.00319,X20单位塔截面积空气流量：WVV/600/2920.69kmol/m2h0.0057kmol/m2s单位塔截面积水的流量：WLl/Q900/1850kmol/m2h0.0139kmol/m2s1/AmV/L220.69/500.82761YmX2110.0638NogIn11/A2In10.8276-0.82768.42711/A丫2mX2A10.82760.00319HogZ/Nog6/8.4270.712m(1)当气体流量增加20%,1/amV1/L1.20.82760.993Nog1,4仙八丫mX21In11/A11/A丫2mX2A0.06380.993-0.9931

24、7.8380.00319Kya11.2Mv0.7KyaMv1.1361.136KyaHOG1Mv11.2MvKya11.136Kya1.056Hog1.0560.7120.752m所以:ZH0GlN0Gl17.8380.75213.412m当液体流量增加20%,1/A2mV/1.2LA/1.20.8276/1.20.6897Nog1In111/A丫mX211/A2-2丫2mX2AIn10.68970.06380.68970.68976.220.00319又：气体流量不变,Hog也不变，Hog2Hog0.712m所以：ZH0G2N0G26.220.7124.43m7-15某制药厂现有一直径为1米

25、，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）丫0.0870,丫20.08700.050.004392L/V丫丫2M丫2m20.951.9minX1,maxX2丫1L/V1.51.92.85,1/AMV/L2/2.850.702*1yy11（2）Nogln（11/A）y-r1/Aln（11/A）1/A11

26、/AY2Y211/A111ln（10.702）0.7026.36410.70210.95HogZ/Nog4/6.3640.6285m当Z'3m时，设其气液相浓度分别为X'、Y',Hog不变，贝卜Z'/NogZ/N°g又由V（YY2）L（XiX2）得：0.0043)0.0290X1(V/L)(丫Y2)(1/2.85)(0.0870一1,贝U：Nogln11/A丫MX1Y20；Nog，ln11/AYMX1Y'MX'1lnY4lnYMX1Y'MX'_3/4_20.0290)0.01801/43/4_1Z4_Y'mX&#

27、39;(Y2Y2)(YY)0.00431/4(0.0870即Y'0.01802X'(1)又由操作线方程Y'X'Y2LX22.85X'0.0043(2)VV(1)、(2)式联解得：Y'0.0502,X'0.0161（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2000m3甲醇-空气混合气，其中含甲醇5%（体积分数）；操作条件为298.15K,101.3kPa。塔顶放出废气中含甲醇0.263%（

28、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KYa;（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）丫0.05/0.950.0526;Y2y20.00263;X20V2000/22.4(273.15/298.15)(10.05)77.71kmol/hX161.2/58(100061.2)/1852.161.05520.0202Yi丫2X10.052620.02020.0121;工Y22X20.00263YmY1丫20.01210.002630

29、.0062ln(Y1/Y2)ln(0.0121/0.00263)NY_2nogYm0.05260.00263”8.050.0062HOGV/(Ky9Z/Nog6/8.050.745mKybV/(Hog77.71/(0.7450.7850.882)171.59kmol/(m3h)GV(丫Y2)77.71(0.05260.00263)3.88kmol/h(3);V、L不变，贝ULG/(X1X2)3.88/0.0202192.24kmol/h1/A(277.71)/192.240.8085即Hog不变，则NogZ'/HOG9/0.74512.08又Nog1nY1mX2(11/A)T21/AY

30、2mX22.31ln10.8085ln(10.8085)0.05260.19150.8085丫2Y20.01/9.2660.0011G'V(Y%)GG'G0.05260.808512.080.01/Y210.07440.808577.71(0.05260.0011)4.0kmol/h4.03.880.12kmol/h6m,在操作条件下的平衡关系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?

31、解：:在同一吸收塔中操作，则有:ZN0GHOGN0GHOG1/AmV/L0.8/1.22/3Nog1Yln(11/A)1/A11/AY211eln(11/A)i1/A，ln112/33(10.9)2/34.161YNogln(11/A)1/A11/AY211Kln(11/A)1/A，ln12/313(10.95)2/35.98NogHog'V/(Ky3)'Ky34.16仆)Ky31.447-18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

32、件为35C、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HoL=0.82m,求所需填料层的高度?解:丫2Xi0.008510.00850.000510.00050.0086,0.0005X20.001610.00160.0016由平衡关系Y=106.03X可得:106.030.0086*0.9112,Y2106.030.00160.1696*X20.0005/106.03V取小气液比为：-LminXiX2*Y丫20.00860.00160.00770.91120.0005V/L1.450.00770.0111,AL/V0.0111/106.03M41.0510NolUln*1AX4AX2X214ln11.0511.0510440.00864101.05101.680.0016HOGNOG0.821.681.38m7-19某合成氨厂在逆流填料塔中，用N