化工原理刘伟编第二版第五章吸收答案

解 (1)求X1与NOG

回收率??0.99，Y1?0.02，相平衡常数m=1

Y2??1??? Y1??1?0.99??0.02?0.0002

／G?2，L／mG?2 ① X2?0，LY2?mX20.0002?0??0.01查图

Y1?mX20.02?0Y?YL?12GX1?X25-23，得NOG?7.8

2?0.02?0.0002 X1?0.0099

X1?0／G?1.2,L／mG?1.2 ② X2?0,LY2?mX2?0.01 查图

Y1?mX21.2?5-23，得NOG?17

0.02?0.0002X1?0．0165 X1?0／G?1.2,L／mG?1.2 ③ X2?0.0001,LY2?mX20.0002?0.0001??5.03?10?3

Y1?mX20.02?0.0001查图5-23，得NOG?21

1.2?0.02?0.00020.02?0.0002 X1?0.0001??0.0166

X1?0.00011.2计算结果比较：

②与①比较，X2相同，L/G减小时，操作线斜率减小，向平衡线靠近，推动力减小。为达到一定的溶质回收率要求（即达到一定的Y2要求），NOG需要增大，同时X1也增大了。

③与②比较，L/G相同，使X2增大，即操作线斜率相同，操作线向平衡线平行靠近，使推动力减小，NOG增大，同时X1也增大了。

(2) X2?0, (L/G)min?0.8 ， (L/G)min?0．8 m当液体出口组成X1与气体进口组成达平衡时，溶质的回收率为最大，即

*X1?Y1／m

由物料衡算得 ()min?LGY1?Y2Y?YY?Y?12?12*Y1X1?X2Y1?X2mm

回收率 ???L/G?minY1?Y2L??0.8??0.8 Y1mGm溶质的回收率最大可达80%。

【5-19】某厂有一填料塔，直径880mm，填料层高6m，所用填料为50mm瓷拉西环，乱堆。每小时处理2000m3混合气（体积按25℃与101.33kPa计），其中含丙酮摩尔分数为5%。用清水作吸收剂。塔顶送出的废气含丙酮摩尔分数为0.263%。塔底送出来的溶液，lkg含丙酮61.2g。根据上述测试数据计算气相体积总传质系数KYa。操作条件下的平衡关系为Y*?2.0X。

上述情况下，每小时可回收多少千克丙酮？若把填料层加高3m，可以多回收多少丙酮？

解 (1)计算体积总传质系数KYa 先从已知数据求NOG 相平衡常数 m?2

y1?0.05, Y1?y10.05??0.0526, 1?y11?0.05y2?0.00263,Y2?X2?0

0.00263?0．00264

1?0.00263塔底排出的水溶液，每l000g含丙酮61.2g 丙酮的摩尔质量为58kg/kmol

X1?61.2/58?0.0202

(1000?61.2)/18传质单元数 NOG?Y1?Y2Y1?Y2 ?**?YmY?Y?Y?Y?11??22??Y1?Y1*?ln?*??Y2?Y2? ?0.0526?0.00264?8

?0.0526?2?0.0202???0.00264?0??0.0526?2?0.0202?ln??0.00264?0??NOG也可用吸收因数法计算

Y?YL0.0526?0.00264?12??2.47 GX1?X20.0202?0m?2,L2.47??1.24 mG2Y2?Y2*0.00264?0??0.0502 0.0526?0Y1?Y2*从教材图5-23查得NOG?8 或用计算式求出NOG

NOGmG2??0.81 L2.47??mG?Y1?Y2*mG?1?ln?1??? ?*mG?LLY?Y???22?1?L ?10.0526?0??ln??1?0.81???0.81? 1?0.81?0.00264?0?Z6??0.75 NOG8 =8.03

已知填料层高度Z?6m，计算HOG?再从式 HOG?GKYaΩ计算KYa

惰性气体流量G?2000?(1?0.05)?2000?0.95 m3／h (20℃，101.33kPa)

101.325kPa时的摩尔体积为22.4 m3/kmol 理想气体在273K、101.325kPa下的摩尔体积为 在298K、22.4?298?24.45m3/kmol 273G?2000?0.95=77.7kmol/h，塔径DT?0.88 m 24.4522塔截面积 Ω?DT???0.88??0．608m2

??44体积总传质系数

KYa?GHOGΩ?77.7?170 kmol/(m3?h)

0．75?0．608(2)每小时丙酮回收量为

G?Y1?Y2?= 77.7??0.0526?0.00264??3.88kmol/h

58?3.88?225kg/h

(3)填料层加高3m，Z?6?3?9m，HOG?0.75 则 NOG?Z9L??12, ?1.24 HOG0.75mGY'2?0．023 Y1从教材图5-23查得

Y'2?0.023Y1?0.023?0.0526?0.00121

填料层Z?9m时，丙酮的回收量为

G(Y1?Y'2)?77.7?0.0526?0.00121?= 3.99kmol/h

多回收丙酮 3.99?3.88?0.11kmol/h 也可以如下计算

G(Y2?Y'2)?77.7?0.00264?0.00121??0.111kmol/h

【5-20】有一填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，以逆流方式操作。进入塔底混合气中溶质A的摩尔分数为1%，溶质A的吸收率为90%。此时，水的流量为最小流量的1.5倍。平衡线的斜率m=l。试求：(1)气相总传质单元数NOG；(2)若想使混合气中溶质A的吸收率为95%，仍用原塔操作，且假设不存在液泛，气相总传质单元高度HOG不受液体流量变化的影响。此时，可调节什么变量，简便而有效地完成任务？试计算该变量改变的百分数。

8，m?1，X2?0 解 已知y1?0.01，??0． Y1?y10.01??0.0101，y2??1???Y1?(1-0.9)?0.0101?0.00101 1?y11?0.01(1)计算气相总传质单元数NOG

Y1?Y2Y1?Y20.0101?0.00101?L????0.9 ???*GY/m?X0.0101/1?0X?X??min1212L?L??1.5???1.5?0.9?1.35 G?G?minL1.35??1.35 mG1NOG???mG??Y1?mX2?mG?1ln??1?? ????mG?LY?mXL??2???2??1?L???1??0.0101?0?1?ln??1???????4.64 11.350.00101?01.35??????1?1.351(2)要想使吸收率从90%提高到95%，可增大吸收剂用量

Z?HOGNOG 填料层高度 对于已有的填料塔，其填料层高度已定，吸收剂用量改变不会改变HOG。因此，NOG不会改变，仍为NOG?4.64。