吸收作業(yè)解答

1、第七章 吸收1.從手冊中查得101.33kPa,25時,若100g水中含氨1g,則此溶液上方的氨氣平衡分壓為0.987kPa。已知在此濃度范圍內(nèi)溶液服從亨利定律，試求溶解度系數(shù)H kmol/(m3·kPa)及相平衡常數(shù)m。解：液相摩爾分數(shù) x = （1/17）/（1/17）+（100/18） = 0.0105 氣相摩爾分數(shù) y = 0.987/101.33 = 0.00974 由亨利定律 y = mx 得 m = y/x = 0.00974/0.0105 =0.928液相體積摩爾分數(shù) C = （1/17）/（101×10-3/103）= 0.5824×103 mo

2、l/m3 由亨利定律P = C/H 得H = C/P =0.5824/0.987 = 0.590 kmol/(m3·kPa)3某混合氣體中含有2（體積）CO2，其余為空氣?；旌蠚怏w的溫度為30，總壓強為506.6kPa。從手冊中查得30時CO2在水中的亨利系數(shù)E = 1.88×105 kPa，試求溶解度系數(shù)H kmol/(m3·kPa) 及相平衡常數(shù)m，并計算每100g與該氣體相平衡的水中溶有多少gCO2 。解： H =/18E = 103/（18×1.88×105）= 2.955×10-4kmol/(m3·kPa)由題意

3、y = 0.02，m = E/P總 = 1.88×105/506.6 = 0.37×103 根據(jù)亨利定律 y = mx 得x = y/m = 0.02/0.37×103 = 0.000054 即每100g與該氣體相平衡的水中溶有CO2 0.000054×44×100/18 = 0.0132 g7.在101.33kPa，27下用水吸收混于空氣中的甲醇蒸汽。甲醇在氣，液兩相中的濃度都很低，平衡關(guān)系服從亨利定律。已知溶解度系數(shù)H = 1.955kmol/(m3·kPa)，氣膜吸收系數(shù) kG = 1.55×10-5 kmol/(m2

4、·s·kPa)，液膜吸收系數(shù) kL = 2.08×10-5 kmol/(m2·s·kmol/m3)。試求總吸收系數(shù)KG，并計算出氣膜阻力在總阻力中所的百分數(shù)。 解：由1/KG = 1/kG + 1/HkL 可得總吸收系數(shù)1/KG = 1/1.55×10-5 + 1/（1.955×2.08×10-5）KG = 1.122 ×10-5 kmol/(m2·s·kPa)氣膜阻力所占百分數(shù)為 ：（1/ kG）/（1/kG + 1/HkL）= HkL/（HkL+ kG）= （1.955×

5、2.08）/（1.995×2.08 + 1.55）= 0.723 = 72.38.在吸收塔內(nèi)用水吸收混于空氣中的甲醇，操作溫度為27，壓強101.33kPa。穩(wěn)定操作狀況下塔內(nèi)某截面上的氣相甲醇分壓為5kPa，液相中甲醇濃度位2.11kmol/m3。試根據(jù)上題有關(guān)的數(shù)據(jù)算出該截面上的吸收速率。解：由已知可得 kG = 1.122×10-5kmol/(m2·s·kPa) 根據(jù)亨利定律 P = C/H 得液相平衡分壓 P* = C/H = 2.11/1.955 = 1.079kPaNA = KG(P-P*)= 1.122×10-5（5-1.079）

6、= 4.399×10-5kmol/(m2·s) = 0.158 kmol/(m2·h)9.在逆流操作的吸收塔中，于101.33kPa，25下用清水吸收 混合氣中的CO2，將其濃度從2降至0.1（體積）。該系統(tǒng)符合亨利定律。亨利系數(shù)=5.52×104 kPa。若吸收劑為最小理論用量的1.2倍，試計算操作液氣比L/V及出口組成X1。若壓強改為1013 kPa，其他條件不變，再求L/V及X1。解： Y1 = 2/98 =0.0204， Y2 = 0.1/99.9 = 0.001 m = E/P總 = 5.52×104/101.33 = 545 由 （

7、L/V）min= （Y1-Y2 ）/X1* = （Y1-Y2 ）/（Y1/m） = （0.0204-0.001）/（0.0204/545） = 518.28 L/V = 1.2（L/V）min = 622 由操作線方程 Y = （L/V）X + Y2 -（L/V）X2 得出口液相組成 X1 = （Y1-Y2 ）/（L/V）= （0.0204-0.001）/622 = 3.12×10-5 改變壓強后，亨利系數(shù)發(fā)生變化，及組分平衡發(fā)生變化，導致出口液相組成變化 m = E/P總 = 5.52×104/1013 = 54.5 （L/V）min= （Y1-Y2 ）/X1* = （Y

8、1-Y2 ）/（Y1/m） = （0.0204-0.001）/（0.0204/54.5） = 51.82（L/V） = 1.2（L/V）min = 62.2 X1 = （Y1-Y2 ）/（L/V）= （0.0204-0.001）/62.2 = 3.12×10-410.根據(jù)附圖所列雙塔吸收的五種流程布置方案，示意繪出與各流程相對應的平衡線和操作線，并用圖中邊式濃度的符號標明各操作線端點坐標。11.在101.33kPa下用水吸收混于空氣中的中的氨。已知氨的摩爾分率為0.1，混合氣體于40下進入塔底，體積流量為0.556m3/s，空塔氣速為1.2m/s。吸收劑用量為最小用量的1.1倍，氨的

9、吸收率為95，且已估算出塔內(nèi)氣相體積吸收總系數(shù)KYa的平均值為0.1112kmol/( m3·s)。在操作條件下的氣液平衡關(guān)系為Y=2.6X，試求塔徑及填料塔高度。解：混合氣流量G = D2u/4 D = (4Vs/u)1/2=(4×0.556)/(3.14×1.2)1/2= 0.77 mY1 = 0.1/0.9 = 0.111 y2 = y1（1-)）= 0.05×0.1 = 0.005Y2 = 0.005/0.95 = 0.0056 根據(jù)相平衡方程X1*= 0.0425 （L/V）min= （Y1- Y2）/ X1* = （0.111-0.0056）

10、/0.0425 = 2.47（L/V）= 1.1(L/V)min= 2.72 由操作線方程Y = (L/V)X + Y2 可得 X1 = (V/L)(Y1-Y2)= (0.111-0.0056)/2.72= 0.03875 由相平衡方程Y1* = 0.10075 Ym=（Y1-Y2）/ln(Y1-Y2) = （0.111- 0.10075）-0.0056/ln（0.111-0.10075）/0.0056 = 0.0069 OG =（Y1-Y2）/Ym = （0.111-0.0056）/0.0069 = 13.8惰性氣體流量 V = Vs×(1-) = 0.556×0.9 =

11、 0.5004m3/s = （0.5004×101.33×103）/（8.314×313） = 19.49 mol/sHOG = V/(KYa) = (19.49×10-3)/(0.0556×0.772/4) = 0.38m 填料層高度 H =OG × HOG = 13.8×0.38= 5.24m12.在吸收塔中用請水吸收混合氣體中的SO2，氣體流量為5000m3（標準）/h，其中SO2占10，要求SO2的回收率為95。氣，液逆流接觸，在塔的操作條件下，SO2在兩相間的平衡關(guān)系近似為Y* = 26.7X，試求：（1） 若取用

12、水量為最小用量的1.5倍，用水量應為多少？（2） 在上述條件下，用圖解法求所需理論塔板數(shù)；（3） 如仍用（2）中求出的理論板數(shù)，而要求回收率從95提高到98，用水量應增加到多少？解：（1）y2 = y1（1-)）= 0.1×（1-0.95）= 0.005Y1 = 0.1/0.9 = 0.111 Y2 = 0.005/（1-0.005）= 0.005（L/V）min=（Y1-Y2）/X1* = （Y1-Y2）/（Y1/26.7）= （0.111-0.005）×26.7/0.111 = 25.50（L/V）=1.5（L/V）min= 38.25惰性氣體流量： V = 5000&

13、#215;0.9/22.4 = 200.89 kmol/h用水量 L = 38.25×200.89 = 7684kmol/h （2）吸收操作線方程 Y = （L/V）X + Y2 代入已知數(shù)據(jù) Y = 38.25X + 0.005在坐標紙中畫出操作線和平衡線，得到理論板數(shù)NT = 5.5塊（備注：理論板可以為小數(shù)，但實際板只能為整數(shù)。） （3）y2 = y1（1-)）= 0.1×（1-0.98）= 0.002Y1 = 0.1/0.9 = 0.111 Y2 = 0.002/（1-0.002）= 0.002（Y1-Y2*）/（Y2- Y2* ）=0.111/0.002= 55.

14、6NT不變（非NG不變），查圖得S=0.57用水量 L =mV/S= 26.7×200.89 /0.57= 9400kmol/h14在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于氣態(tài)烴中的H2S，進塔氣相中含H2S（體積）2.91要求吸收率不低于99，操作溫度300，壓強101.33kPa，平衡關(guān)系為Y* = 2X，進塔液體為新鮮溶劑，出塔液體中H2S濃度為0.013kmol(H2S)/kmol(溶劑)，已知單位塔截面上單位時間流過的惰性氣體量為0.015kmol/(m2·s)，氣相體積吸收總系數(shù)為0.000395 kmol/(m3·s·kPa)。求所需填料層高度。解：y2 = y1（1-)）=0.0291×0.01 = 0.000291Y2 = y2 = 0.000291 Y1 = 0.0291/（1-0.0291）= 0.02997Ym = （Y1-Y1*）-Y2/ln（Y1-Y