习题课3-气体吸收

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1、吸收一章可概括如下吸收一章可概括如下 一个前提：一个前提：连续（生产）稳定（扩散）连续（生产）稳定（扩散） 一条理论：一条理论： 双膜理论双膜理论 两个定律：两个定律：菲克定律、亨利定律菲克定律、亨利定律 三个方程：三个方程：相平衡方程、操作线方程、 吸收过程基本方程相平衡方程、操作线方程、 吸收过程基本方程 四个概念：四个概念：摩尔分率、摩尔比、摩尔浓度、 吸收率摩尔分率、摩尔比、摩尔浓度、 吸收率 多种应用、核心求塔高H 。多种应用、核心求塔高H 。第九章 气体吸收习题课第九章 气体吸收习题课一、平衡关系表示方法一、平衡关系表示方法1. 溶解度曲线溶解度曲线2. 亨利定律亨利定律*pHc*

2、ymx*YmX*pEx*px*yxH=c/E=/(EMs) m=E/P三、传质速率方程三、传质速率方程*AyNKyy*AxNKxx（1）总传质速率方程）总传质速率方程(*)AGNKpp( *)ALNKccyGKp KxLKc K相际传质的双膜模型相际传质的双膜模型（2）分传质速率方程）分传质速率方程AGiNkpp ALiNkccAyiNkyyAxiNkxx ky=pkGkx=ckLyxmKK xyykm k1 K1xyxk1 mk1 K111LGLH Kkk111GGLKkHkGLHKK（3）传质过程阻力）传质过程阻力低浓度气体吸收低浓度气体吸收 1. 物料衡算物料衡算GB(YbYa)=LS(

3、XbXa) Ya=Yb(1 ) )(a BS a BSXGLYXGLY)(b BS b BSXGLYXGLY* min/babababayyyyL Gxxymxmin(1.1 2.0)()LLGG()bbaaGxyyxL3. 填料层高度计算填料层高度计算h0=HOGNOG= HOLNOL = HGNG = HLNLaKGHyOG aKLHxOL 2. L/G的选择和的选择和L的确定的确定NOG、NOL的计算对数平均推动力法的计算对数平均推动力法ba OG myyNyba OL mxxNx吸收因子法吸收因子法1ln11ba OG aaymxNSSSymxOLOGNSNmGSL式中平 衡 关 系

4、直 线式中平 衡 关 系 直 线平衡 关系 为非 直线平衡 关系 为非 直线图解或数值积分法近似梯级图解法 塔板数的计算图解或数值积分法近似梯级图解法 塔板数的计算图解法解析法图解法解析法111ln1,(1)lnbaaaymxNAAAymxA1,(1)1aabaymxAymxN0 eNENy1x0x1y2x2y3x3y4ABoE9解吸计算（低浓度）解吸计算（低浓度）G（ ya yb）=L（ xa xb）)xGLy(xGLybb全塔物料衡算：操作线：全塔物料衡算：操作线：baba yyxx LG minmin)0 . 22 . 1( LG LGababxx mxy传质单元数法计算解吸填料层高度传

5、质单元数法计算解吸填料层高度0OLOLhNHOL xLHK aabxx*xxxNOLd10（1）平均推动力法）平均推动力法mxxxbaOLNbabaxxxxxlnm* bbbxxx* aaaxxx（2）吸收因数法）吸收因数法 AxxxxAAN* bb* ba1ln11OLOGOLNAN117、当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度（或分压）。A y增大一倍； B p增大一倍； C y减小一倍； D p减小一倍。选择题选择题C9、用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体，生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为113kPa，相平衡常数m = 0.25，已知其气膜吸

6、收分系数kG=1.23 10-2kmol/(m2 h kPa)，液膜吸收分系数kL=0.85m/h，则该系统属于控制过程。A 气膜控制； B 液膜控制； C 双膜控制； D 不确定。AEmpy=mxEmp111GGLKkHkcEH LGL11 kkH K12选择题选择题19、某吸收过程，已知其气相传质分系数ky=4 10-4kmol/(m2 s)，液相传质分系数kx=8 10-4kmol/(m2 s) 由此可判断该过程为_。A 液膜控制； B 气膜控制； C 判断依据不足； D 气膜阻力和液膜阻力相差不大。24、对解吸因数S0.6的系统进行逆流吸收，相平衡关系ymx，当塔高为无穷大时，若系统压

7、力减小一倍，而气液摩尔流量与进口组成均不变，则此时气体入口组成yb将_ y*。A 大于；B 小于；C 等于；D 不确定。Cm=E/P=E/(P/2)=2m=1.2S=m/(L/G)=1.21 L/G1 (1)0 0aaaaaaxxyyyyb因用清水作吸收剂时xa=0，因为h0、HOG不变,可知NOG也不变，由111ln(1)ln(1)111ba OG aaymxNSSSSSymxSmGSL及不变，可知 不变。 146、在101.3kPa、20下，某低浓度气体被清水吸收，气相传质分系数kG=9.8710-4kmol/(m2h kPa)，液膜吸收分系数kL=0.25 kmol/(m2hkmol/m

8、3)，溶质的溶解度系数H1.48 kmol/(m3kPa)，则该溶质为_溶气体，气相总传质系数Ky=kmol/(m2h)，液相总传质系数Kx=kmol/(m2h)。易0.10.0369Kyky=pkG=101.3 9.87 10-4=0.1 kmol/(m2h)Kx=mKym=E/P H=c/E=/(EMs)14、低浓气体吸收中，已知平衡关系y=2x，ky=0.2 kmol/m2.s，kx=210-4 kmol/m2.s，则此体系属_控制，总传质系数近似为Kx=_ kmol/m2.s 。填空题填空题液膜210-4153、当亨利系数E很大时，根据双膜理论，可判断过程的吸收速率为气膜控制。( )

9、4、对某一吸收系统，如果1/ky1/kx，则为气膜控制; 1/ky1/kx，则为液膜控制。( )8、用水吸收空气中微量氨的操作，在一定的温度和压强下，只要用水量足够小，接触时间足够长，就能得到很浓的氨水。（ ）9、亨利定律是描述互成平衡的气、液两相间组成关系的。所以可用于任意条件下的气、液平衡计算。（）xyykm k1 K1xyxk1 mk1 K1判断题判断题2014/ 12/15计算题计算题例1常压25 C下，气相溶质A的分压为5.47kPa的混合气体与溶质A浓度为0.003kmol/m3的水溶液接触，求溶质A在两相间的转移方向。若将总压增至5大气压，气相溶质的摩尔分率保持原来数值，则A的传

10、质方向又如何？已知操作条件下，体系符合亨利定律，E=1.52105kPa解： 总摩尔浓度总摩尔浓度AA AsA Sc MccccM对于稀溶液对于稀溶液3100055.56/18ckmol m50.0035.40 1055.56A Acxc*8.2AApExkPa*5.47AAppkPa传质方向从液相到气相传质方向从液相到气相5 5.4727.35ApkPa * AApp传质方向从气相到液相传质方向从气相到液相例2在逆流操作的吸收塔中，用纯溶剂等温吸收某气体混合物中的溶质。在常压、27下操作时混合气流量为1200 m3/h。气体混合物的初始浓度为0.05（摩尔分率），塔截面积为 0.8 m2，填

11、料层高为4 m，气相体积总传质系数Kya为 100 kmol/m3.h，气液平衡关系符合亨利定律，且已知吸收因数为1.2。试求：混合气离开吸收塔的浓度和回收率。注：计算中可近似用摩尔分率代替摩尔比。分析：11ln (1)11OGNSSS已知：已知：xa=0，Q=1200m3/h，yb=0.05 ，=0.8m2，h0=4m，Kya= 100 kmol/m3.h，A=1.2求：求：ya=？，？，=?babyy yh0=HOGNOGOG yGHK a2014/12/15解：解：0.6094OG yGHmK a046.5640.6094OG OGhNH51.013 10120048.74/8.3143

12、00PQnkmol hRT混合气体的总摩尔流量：低浓度吸收，惰性气体摩尔流率：混合气体的总摩尔流量：低浓度吸收，惰性气体摩尔流率：2/60.93/Gnkmol mh 2014/ 12/15110.8331.2SA11ln (1)11OGNSSS116.564ln (10.833)0.83310.83310.00387ay 110.05baaabbyyyy yy 92.3%例3在高度为6m的填料塔内用纯溶剂吸收某混合气体中的可溶组分。在操作条件下相平衡常数为0.5，L/G=0.8 ，回收率为90% 。现改换另一种填料，装填高度仍为6m 。在相同操作条件下，经测定回收率提高到95% 。试计算新填料

13、的体积传质系数(Kya)是原填料体积传质系数的多少倍？解：解： 0.50.625/0.8mSL G已知：已知：xa=0，m=0.5，L/G=0.8 ，=0.9，h0=6m新工况下新工况下:xa=0，m=0.5，L/G=0.8 ，=0.95，求：求：(Kya)/KyaOG yGHK ah0=HOGNOG=HOGNOG11ln (1)11OGNSSS原工况原工况061.523.94OG OGhHmN11ln13.9411OGNSSS新工况() 1.521.421.07 () yyO GO GyyG KaKaH GHKa Ka61.075.59OGHm11ln15.5911OGNSSS例4 某填料吸

14、收塔用含溶质xa=0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用的液气比为3 ，入塔气体中可溶组分的摩尔分率yb=0.01 ，回收率为90% 。已知操作条件下物系的相平衡关系为y=2x 。现因解吸操作不良，使吸收剂入塔的浓度xa升到了0.00035 , 试求： （1）回收率变为多少？（2）塔底流出液的浓度变为多少？解：解：OGOGOGOGhHNHN填料不变，气相流率、液相流率不变，填料不变，气相流率、液相流率不变，HOG不变，所以不变，所以NOG不变，即不变，即OGOGNN 已知：已知：xa=0.0002，L/G=3 ，yb=0.01，m=2，=0.9新工况下新工况下:xa=0.00035，L/G=3 ，yb=0.01，m=2求：求：=？，？，xb=？1ln11120.01 2 0.00022ln15.3823 0.01 (1 0.9)2 0.0002313ba OG aaymxNSSSymx