1、气体吸收1.向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的 CO2气体，经充分接触后，测得水中的 CO2平衡浓度为2.875102 kmol/m3，鼓泡器内总压为 101.3kPa，水温 30，溶液密度为 1000 kg/m3。试求亨利系数E、溶解度系数 H 及相平衡常数 m。解：查得 u30，水的 kPa2.4spkPa1.972.4310* sA稀溶液： 3kmol/56.8SMc42107.107cxAkPa86.107.5954*pE)mol/(10.2.8234* ApcH853.1076Em2在总压 101.3kPa，温度 30的条件下, SO2 摩尔分率为 0.3 的混合气体与 SO2 摩
2、尔分率为 0.01 的水溶液相接触，试问：（1） 从液相分析 SO2 的传质方向；（2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到 0时 SO2 的传质方向；（3） 其他条件不变，从气相分析，总压提高到 202.6kPa 时 SO2 的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。解：(1)查得在总压 101.3kPa，温度 30条件下 SO2 在水中的亨利系数 E=4850kPa 所以 47.88pEm3.10485从液相分析 x=0.01627.8.47*yx故 SO2 必然从液相转移到气相，进行解吸过程。（2）查得在总压 101.3kPa，温度 0的条件下，SO 2 在水中的
3、亨利系数 E=1670kPa =16.49pEm3.167从气相分析y*=mx=16.490.01=0.16y=0.3故 SO2 必然从气相转移到液相，进行吸收过程。（3）在总压 202.6kPa，温度 30条件下，SO 2 在水中的亨利系数 E=4850kPa =23.94pEm6.20485从气相分析y*=mx=23.940.01=0.24y=0.3故 SO2 必然从气相转移到液相，进行吸收过程。0125.94.3mx以液相摩尔分数表示的吸收推动力为:x=x*x=0.01250.01=0.0025以气相摩尔分数表示的吸收推动力为:y= y y*=0.30.24=0.063在总压为 100k
4、Pa、温度为 30 时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数 =3.8410-6 Gkkmol/（ m2skPa） ，液相传质系数 =1.8310-4 m/s，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，Lk测得液相溶质摩尔分率为 0.05，其气相平衡分压为 6.7kPa。求当塔内某截面上气、液组成分别为y=0.05， x=0.01 时（1） 以（ ） 、 （ ）表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数；*ApAc（2） 分析该过程的控制因素。解：（1）根据亨利定律 kPa1340576A.xE*相平衡常数 .pm溶解度常数 416.0813sEMH以气相分压差（ ）表示总推动力时：*Ap
5、=1000.05-1340.01=3.66kPa*Ap=GLG11kHK 273596041138086.3108.46.04 kmol/（m 2skPa）6.3=3.6610-63.66=1.3410-5 kmol/（m 2s）)(*AGApN以（ ）表示的传质总推动力时：*ckmol/m356.01/89.0A=0.41461000.050.56=1.513 kmol/m3*cm/s108.416.036GLHK=8.810-61.513=1.331410-5 kmol/（ m2s）)(A*AcN（2）与（ ）表示的传质总推动力相应的传质阻力为 273597（m 2skPa）/ kmol；
6、p其中气相阻力为 m2skPa/ kmol；1380Gk液相阻力 m2skPa/ kmol；647LH气相阻力占总阻力的百分数为 。%2.951035764故该传质过程为气膜控制过程。4 若吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线，界面上气液两相平衡，推导出 KL 与kL、 kG 的关系。解：因吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线AHpc界面上气液两相平衡 的关系式ii由 得)(A*LAcKN（1）)(K1A*ALcN由 得)(iAGApkN)Hc(Ai*GkN（2）)c(Hi*A由 得)(AiLAckN（3）)(1AiLcNk（2）式（3）式，并与（1）式比较得 GLkHK5
7、在逆流吸收的填料吸收塔中，用清水吸收空气氨混合气中的氨，气相流率为 0.65kg/(m2S)。操作液气比为最小液气比的 1.6 倍，平衡关系为 ，气相总传质系数 为xy92.0*aKy0.043kmol/(m3S)。试求：(1)吸收率由 95提高到 99，填料层高度的变化。（2）吸收率由 95提高到 99，吸收剂用量之比为多少？解：（1）吸收率为 95时：V0.65290.0224 kmol/(m 2S)m51.043.2OGaKHy 874.095.20/21*12min YXL38.74.06.inVL0.02241.3980.0313 kmol/(m 2S)5.398.12SSmXYSN
8、OG221)(ln89.56.09.1)658.0(ln.1 OGNm32.9OGHZ吸收率为 99时： 51.043.OG aKVy 91.0.92/21*12min mYXL457.06.)(in VL0.02241.4570.0326 kmol/(m 2S)31.457.92 mS221 )(ln1SmXYSNOG 82.9631.09.)63.0(l. OG 528.9OG HNZ65.13. (2) L0.02241.3980.0313 kmol/(m 2S)L0.02241.4570.0326 kmol/(m 2S)04.13.26 6在一填料塔中用清水吸收氨空气中的低浓氨气，若清
9、水量适量加大，其余操作条件不变，则 、2Y如何变化？（已知体积传质系数随气量变化关系为 ）1X 8.0VakY解： 用水吸收混合气中的氨为气膜控制过程，故 .K因气体流量 V 不变，所以 、 近似不变，H OG 不变。akY因塔高不变，故根据 Z= 可知 不变。OGHN当清水量加大时，因 ，故 S 降低，由图 5-25 可以看出 会增大，故 将下降。VLmS/ 21mXY2Y根据物料衡算 ,VY 不变， L 增大， 可近似推出 将下降。12121)()(YX17在一逆流操作的吸收塔中，如果脱吸因数为 0.75，气液相平衡关系为 ，吸收剂进塔浓XY0.2*度为 0.001（摩尔比，下同），入塔混
10、合气体中溶质的浓度为 0.05 时，溶质的吸收率为 90%。试求入塔气体中溶质浓度为 0.04 时，其吸收率为多少？若吸收剂进口浓度为零，其他条件不变，则其吸收率又如何？此结果说明了什么？解： 时：01.2X原工况 75S 05.)91(05.)(12 YSmXSNOG221ln 23.675.01.05.)7(l5.01 OG新工况 HZ SmXYSNOG221 )(ln1 23.675.01.04.)75(l.02 OG解得 32175.4Y %06.89.04.31 时：02X原工况 75.S 05.)91(5.)(12 YSmXSNOG221ln715.4.05.)701(ln5. O
11、GN新工况 HZSYSOG21 )(ln1 715.4.0.)75(l.02 NOG解得 321.4Y%90.04.31 从计算结果看，塔高一定，当用纯溶剂吸收混合气体中的溶质时，入塔气体组成变化，其他条件不变，其吸收率不变。8.在一逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收混合气体中溶质组分，当液气比为 1.5 时，溶质的吸收率为 90，在操作条件下气液平衡关系为 。如果改换新的填料时，在相同的条件下，溶质XY75.0*的吸收率提高到 98，求新填料的气相总体积吸收系数为原填料的多少倍？解：原工况： .1.LmVSSXYNOG22)(ln S1)(ln14.35.09.1)5.0(l.1OG新工况：
12、S47.65.098.1)5.0(ln.1 OGNOGOGZaKVHYOGOG NZaKVHY90.14.376 OGYN9用纯溶剂在一填料吸收塔内，逆流吸收某混合气体中的可溶组分。混合气体处理量为 1.25Nm3/s，要求溶质的回收率为 99.2%。操作液气比为 1.71，吸收过程为气膜控制。已知 10下，相平衡关系，气相总传质单元高度为 0.8m。试求：XY5.0*（1）吸收温度升为 30时，溶质的吸收率降低到多少？ （30时，相平衡关系 ）XY2.1*（2）若维持原吸收率，应采取什么措施（定量计算其中的 2 个措施）。解：（1）原工况： 29.071.5LmVSSmXYSNOG221)(
13、ln S1)(ln134.629.0.)9.0(l.1 OG 758.346OGHNZ新工况： OGZ708.29.501 Sm34.6708.1).(ln. OGN解得 95.0（2）温度升高，平衡线上移，推动力减小，保持吸收率不变，可采取措施：1）L/V 增加，即增加溶剂量； LVmSL4.25.012）增加填料层高度L/V 不变，温度升高， ，推动力减小靠增加塔高弥补。708.29.501 Sm17.208.92.1)708.(ln708.1 OGN温度改变，对气膜控制吸收过程，传质单元高度不变， 8.0OGHm736.9801.2OG HZ64.7.536.910在一塔高为 4m 填料
14、塔内，用清水逆流吸收混合气中的氨，入塔气体中含氨 0.03（摩尔比），混合气体流率为 0.028kmol/(m2s), 清水流率为 0.0573kmol/(m2s)要求吸收率为 98，气相总体积吸收系数与混合气体流率的 0.7 次方成正比。已知操作条件下物系的平衡关系为 ，试求：XY8.0*（1）当混合气体量增加 20时，吸收率不变，所需塔高？（2）压力增加 1 倍时，吸收率不变，所需塔高？（设压力变化气相总体积吸收系数不变）解：原工况： 029.3.11Yys)kmol/(7)029.(8.02V8.53.LmSSNOG1)(ln1 56.38.09.)38.0(l. OG m72.56.4OGNZaKVHY（1）气体流量增加 20因水吸收氨为气膜控制，所以 V 增加，传质单元高度变化3.07.OGaKVY56.12.)(3.03.0OGHm7.56.1 456.0573.0218 LmVS.46.9.1)456.0(ln.1 OGN7.3.OG HZ（2）压力加 1 倍 4.028mp58.419.08.)19.0(ln.1 OGNaKVHYOG不 变m298.370.584OG NZ.573. LVS
