化工原理刘伟编第二版第五章吸收答案

'?NoG?4.84 新工况 NOGY1?Y2'0.1?0.00423?Y???0.0198 '4.84NOG'm从上述计算结果可知，对现有吸收塔，当吸收剂用量增加，操作线斜率增大，传质推动力增大，导致溶质的吸收率增大。

【5-22】有一逆流操作的吸收塔，其塔径及填料层高度各为一定值，用清水吸收某混合气体中的溶质。若混合气体流量G，吸收剂清水流量L及操作温度与压力分别保持不变，而使进口混合气体中的溶质组成Y1增大。试问气相总传质单元数NOG、混合气出口组成Y2、吸收液组成X1及溶质的吸收率η将如何变化？并画出操作示意图。

解

①填料层高度Z已定，且气象总传质单元高度HOG?不变。

②物系一定，操作温度及压力不变，故气液相平衡常数m一定，且G及L不变，故L/Gm一定。因NOG与L/Gm各为一定值，从教材中NOG的计算式（5-76）或图5-23可知

Y2?mX2Y1?mX2Y2Y1GKYaΩZHOG不变，故NOG?为一定值。且吸收剂为清水，故X2=0，则为一定值。即

随着Y1的增大，Y2按一定比例增大。如习题5-22附图所示，气相进口组成由Y1增大到Y1'，则气相出口组成由Y2增大到Y2'.

③操作线斜率L/G不变，因Y1增大到Y1'，附图中的操作线由TB线平行上移为T‘B’线。T‘B’线与水平的等Y’线交垫横坐标X1'为新条件下的液相出口组成。即吸收液组成由X1增大到X1'。

Y2'Y2④由第②问的分析结果可知'?Y1Y1=一定值，故吸收率??1?Y2Y1不变。

Y' B'

1Y'2 T'

B

Y1 Y2 T

X2

X1 X'1

习题5-22附图

解吸塔计算

【5-23】由某种碳氢化合物(摩尔质量为113 kg/kmol)与另一种不挥发性有机化合物（摩尔质量为135kg/kmol）组成的溶液，其中碳氢化合物占8%（质量分数）。要在100℃、101. 325kPa（绝对压力）下，用过热水蒸气进行解吸，使溶液中碳氢化合物残留0.2%（质量分数）以内，水蒸气用量为最小用量的2倍。气液相平衡常数m=0.526，填料塔的液相总传质单元高度HOL= 0.5m。试求解吸塔的填料层高度。解 ??G?X1?X2?L???*minY1?Y

2Y*1?mX1?0.526?0.104?0.0547 GL?2??G??L???2?0.104?0.00239?3.72 min0.0547?0LmG?10.0526?3.72?0.511 N1oL?1?L1n?????1?L??X1?Y2/m?L?mG???X?Y/m??mG? mG???22????11?0.5111n?0???1?0.511?.1040.00239?0.511????6.3 Z?HOL?NOL?0.5?6.3?3.15m

传质系数计算和吸收剂部分循环

习题5-23附图

【5-24】 现一逆流吸收填料塔，填料层高度为8m，用流量为100kmol/（㎡·h）的清水吸收空气混合气体中某溶质，混合气体流量为600Nm3/（㎡·h），入塔气体中含溶质0.05（摩尔分数，下同），实验测得出塔气体中溶质的吸收率为95％。已知操作条件下的气液相平衡关系为Y=2.8X。设吸收过程为气膜控制。 （1） 计算该填料的气相总体积传质系数；

（2） 吸收过程中，将吸收后吸收液的50％送入解吸塔解吸后循环使用，解吸

后的液体含氨0.004，若维持进吸收塔总液体量不变，计算纯水和解吸后液体混合后从塔顶加入情况下，出塔气体中溶质的摩尔分数。 解（1）Y1?y1?0.05?0.0526

1-y11-0.05吸收率为95％时，y2=0.05（1－0.95）＝0.0025，Y2?混合气体流量G＝600／22.4=26.8 kmol/（㎡·h） 液气比L?100G26.8?3.73

y20.0025 ??0.00251-y21-0.0025mG2.8??0.75 L3.73气相总传质单元数NOG

吸收因数S?NOG??? Y-mX21ln??1-S?1?S?1-S?Y2-mX2?NOG?10.0526-0??ln??1-0.75??0.75??7.17 1-0.75?0.0025-0?气相总传质单元高度HOG

HOG ?H8??1.12m NOG7.17气相总体积传质系数KYa?G?26.8?23.9kmol/(m3?h)

HOG1.12（3） 纯水和解吸后液体混合后的组成X2

X2L?0?LL?0.004? 22X2=0.002

出塔气体中溶质摩尔分数

NOG??Y1-mX'21?ln??1-S?'?S? '1-S?Y2-mX2?????10.0526-2.8?0.002ln??1-0.75??0.75? '1-0.75?Y2-2.8?0.002?7.17?Y2'?0.00784

Y2'0.00784y???0.00777 '1?Y21?0.00784'2

多股进料进料位置和方式不同对填料层高度的影响

【5-25】在101.3kPa、25℃的条件下，采用塔截面 YG XL 2 2 积为1.54㎡的填料塔,用纯溶剂逆流吸收两股气体混合物的溶质，一股气体中惰性气体流量为50kmol/h，溶质含量为0.05（摩尔比，下同），另一股气体中惰性气体流量为50kmol/h，溶质含量为0.03，要求溶质总回收率不低于90％，操作条件下体系亨利系数为279 kPa，试求：

（1） 当两股气体混合后从塔底加入，液气比为最小液

气比的1.5倍时，出塔吸收液浓度和填料层高度（该条件下气相总体积传质系数为30 kmol/（h ·m3），且不随气体流量而变化）；

（2） 两股气体分别在塔底和塔中部适当位置（进气组成与塔内气相组成相同）

进入，所需填料层总高度和适宜进料位置，设尾气气体组成与（1）相同。 （3） 比较两种加料方式填料层高度变化，并示意绘出两种进料情况下的吸收操

作线。

解 根据题意吸收流程如图5-14所示： （1） 混合后气体摩尔比浓度：

Y1m?GaYa?GbYb

Ga?GbY2 G X2 L YbVb Xb Y 1m G X1 L YaGa X1 L YaGa YbVb 习题5-25附图 Y1m?50?0.05?50?0.03?0.04

50?50出塔气体浓度：

Y2?Y1m(1-?)?0.04??1-0.90??0.004

物系的相平衡常数m?E?279?2.75,X2=0

P101.3L?操作液气比L?1.5???G?G?min?1.5Y1m-Y2?1.5?m?1.5?0.90?2.75?3.72

Ym1?X2mX1＝X2?G?Y1m-Y2?0.04-0.004＝?0.00968 L3.72G50?50??2.17m KYa?30?1.54传质单元高度HOG?S?mG2.75??0.74 L3.72