化工原理吸收习题答案

题1. 已知在0.1MPa（绝压）、温度为30℃时用清水吸收空气中的SO2， 其平衡关系为yA*= 26.7xA。如果在吸收塔内某截面测得气相中SO2的分压4133Pa， 液相中SO2浓度为CA = 0.05kmol·m-3，气相传质分系数为kg = 4.11×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1，液相传质分系数

kL=1.08×10-4m·s-1，且溶液的密度等于水的密度。试求在塔内该截面上：（1）气－液相界面上的浓度CA,i和pA,i; （2）KG和KL及相应的推动力；（3）本题计算方法的基础是什么？

解：（1）求pA,i和CA,i

查 30℃, ?水= 995.7kg·m-3

E = mP = 26.7 ? 101325 = 2.71 ? 106Pa

对定常吸收过程，

kg(pA - p A,i) = kL(C A,i- CA)

以 C A,i = p A,i H 代入解得： pA,i = 3546.38Pa

CA,i = pA,iH = 3546.38 ? 2.04 × 10-5 = 0.0724kmol·m-3

（2）求KG、KL及相应的推动力。

= + = +

KG = 1.43×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1

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CA* - CA = 0.084 -0.05 = 0.034kmol·m-3

（3）本题计算方法的基础是双膜理论。

题2. 在填料层高为6m的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸汽。混合气流速为200kmol·(m2·h)-1,其初始苯体积含量为2％，入口洗油中不含苯，流量为40kmol·(m2·h)-1。操作条件下相平衡关系为YA*=0.13XA，气相体积传质系数KYa近似与液量无关，为0.05kmol·(m3·s)-1。若希望苯的吸收率不低于95％，问能否满足要求？

解: 要核算一个填料塔能否完成吸收任务，只要求出完成该任务所需的填料层高H需，与现有的填料层高度h比较，若H需 < H，则该塔能满足要求。

解：

YA,2 = 0.0204 ? (1 - 0.95) = 1.02 ? 10-3 qn,B/S = 200 ? (1-0.2) =196kmol·(m2·h)-1

塔顶：△YA,2 = YA,2 -YA,2* = 1.02×10-3

塔底：△YA,1 = Y A,1 -Y A,1* = 0.0204 - 0.13 ? 0.095 = 8.05 ? 10-3

XA,2 = 0

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该塔不能满足要求。

3. （16分）

解：已知：D=0.8m , LS =1200kg.h-1, G=1000Nm3.h-1 y1=0.013 φ=0.995 x2=0 y*=0.75x K ya = 0.055kmol.m-3.s-1

Ls =1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s （1分）

G =1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s （1分）

∵为低浓度吸收 ∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49

x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868 （2分）

y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065 （2分）

∵ Z＝HOG×NOG

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（1分）

而NOG =(y1-y2)/Δym （1分）

Δy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490 （1分）

Δy2=y2-y2*=0.000065-0=0.000065 （1分）

Δym=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2) （2分）

=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065) =0.001396

∴NOG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266 （1分）

HOG ＝Ｇ/（ＫyaΩ） （2分）

＝0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.055)=0.449(m)

∴Z＝9.266×0.449=4.2m （1分）

题4 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

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