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1、化工原理学习指导丁忠伟主编 吸收-蒸馏-干燥答案 气体吸收5-26. 在25下，用CO2浓度为0.01kmol/m3和0.05kmol/m3的CO2水溶液分别与CO2分压为50.65kPa的混合气接触，操作条件下相平衡关系为pA*=1.66105x(kPa),试说明上述两种情况下的传质方向，并用气相分压差和液相摩尔浓度差分别表示两种情况下的传质推动力。解：pA*=1.661051.810-4=29.9(kPa)pA=50.65 kPa pA* 所以传质方向为溶质由气相到液相（吸收过程）以气相分压差表示的传质推动力为与CO2分压为50.65kPa的气相呈相平衡的液相摩尔浓度以液相摩尔浓度差表示的
2、传质推动力为PA*=1.661059.010-4=149.4(kPa)pA=50.65 kPa pA* 所以传质方向为溶质由液相到气相（解吸过程）以气相分压差表示的传质推动力为以液相摩尔浓度差表示的传质推动力为5-27.在一填料塔内用清水逆流吸收某二元混合气体中的溶质A。已知进塔气体中溶质的浓度为0.03（摩尔比，下同），出塔液体浓度为0.0003，总压为101kPa，温度为 40，问:（1）压力不变，温度降为20时，塔底推动力（Y-Y*）变为原来的多少倍？（2）温度不变，压力达到202 kPa，塔底推动力（Y-Y*）变为原来的多少倍？已知：总压为101kPa，温度为 40时，物系气液相平衡关
3、系为Y*=50X。总压为101kPa，温度为 20时，物系气液相平衡关系为Y*=20X。解： 总压为101kPa，温度为 40时所以（1）压力不变，温度降为20C时所以(2) 压力达到202 kPa，温度为 40C所以5-28.在一填料塔中进行吸收操作，原操作条件下，kYa=kXa=0.026kmol/m3.s，已知液相体积传质系数kXaL0.66。试分别对m=0.1及m=5.0两种情况，计算当液体流量增加一倍时，总传质阻力减少的百分数。解：(1) 时时所以，阻力减少：(2) 时时所以，阻力减少：5-29. 用清水在填料吸收塔中逆流吸收含有溶质A的气体混合物。进塔气体浓度为0.05（摩尔分率）
4、，在操作条件下相平衡关系为Y*=5X，试分别计算液气比为6、5和4时，出塔气体的极限浓度和液体出口浓度。解 (1) ，当填料层高度为无穷时，操作线ab与平衡线交于塔顶。XbY*=5XYY1aab习题5-29附图由物料衡算：其中 (2) ，操作线ab与平衡线重叠 ，(3) ，操作线ab与平衡线交于塔底。由物料衡算：5-30.在填料塔中用清水吸收混合气体中的溶质，混合气中溶质的初始组成为0.05（摩尔分率），操作液气比为3，在操作条件下，相平衡关系为Y*=5X，通过计算比较逆流和并流吸收操作时溶质的最大吸收率。解：(1) 逆流时在塔底达平衡(2) 并流时在塔底达平衡，逆流时溶质吸收率高5-31.在
5、101.3kPa、35的操作条件下，在吸收塔中用清水逆流吸收混合气中的溶质A，欲将溶质A的浓度由0.02（摩尔分率，下同）降至0.001，该系统符合亨利定律，操作条件下的亨利系数为5.52104kPa。若操作时吸收剂用量为最小用量的1.2倍，（1）试计算操作液气比L/V及出塔液相组成X1。（2）其它条件不变，操作温度降为15，此时亨利系数为1.2104kPa， 定量计算L/V及X1如何变化。解：(1) 101.3kPa、35下，(2) 温度降为15C时5-12X2X11X12Y1Y3Y2（2）X212X3X1Y1Y3Y2（1）32. 下图为低浓度气体吸收的几种流程，气液平衡关系服从亨利定律，试
6、在Y-X图上定性地画出与各个流程相对应的平衡线和操作线的位置，并用图中表示浓度的符号标明各操作线端点的坐标。X1X2 上 下下下下下Y1X3（4）Y212X2X3X1Y1Y21Y22（3） （习题5-32附图）YY1bbY3Y2X2X3X1X(2)(1)E（1）（2）(2)YY1Y3Y2X2X12X11XE(1) （3）(2)(1)YY1Y211Y22X2XX1X3E（4）YY1Y2X1X2X3XE上 下 5-33.用纯溶剂逆流吸收低浓度气体中的溶质，溶质的回收率用h表示，操作液气比为最小液气比的b倍。相平衡关系为Y*=mX，试以h、b两个参数表达传质单元数NOG。解： 5-34.在逆流操作的
7、填料吸收塔中，用清水吸收某低浓度气体混合物中的可溶组分。操作条件下，该系统的平衡线与操作线为平行的两条直线。已知气体混合物中惰性组分的摩尔流率为90kmol/m2.h，要求回收率达到90%，气相总体积传质系数KYa为0.02kmol/m3.s，求填料层高度。解： 推动力处处相等。5-35.直径为800mm的填料吸收塔内装6m高的填料，每小时处理2000m3（25，101.3kPa）的混合气，混合气中含丙酮5%，塔顶出口气体中含丙酮0.263%（均为摩尔分率）。以清水为吸收剂，每千克塔底出口溶液中含丙酮61.2g。在操作条件下的平衡关系为Y*=2.0X，试根据以上测得的数据计算气相总体积传质系数
8、KYa。解：， 而5-36.体积流量为200m3/h（18、101.3kPa）的空气-氨混合物，用清水逆流吸收其中的氨，欲使氨含量由5%下降到0.04%（均为体积百分数）。出塔氨水组成为其最大组成的80%。今有一填料塔，塔径为0.3m，填料层高5m，操作条件下的相平衡关系为Y*=1.44X，问该塔是否合用？KGa可用下式计算：KGa=0.0027m0.35W0.36 kmol/（m3.h.kPa）m-气体质量流速，kg/（m2.h）；W-液体质量流速，kg/（m2.h）。解：，混合气体摩尔流率：混合气体平均分子量：混合气体质量流速：惰性组分摩尔流率：又 液体质量流速： 所以，该塔不合适。5-3
9、7.混合气中含0.1（摩尔分率，下同）CO2，其余为空气，于20及2026kPa下在填料塔中用清水逆流吸收，使CO2的浓度降到0.5%。已知混合气的处理量为2240m3/h（标准状态下），溶液出口浓度为0.0006，亨利系数E为200MPa，液相总体积传质系数KLa为50 m3/h，塔径为1.5m。试求每小时的用水量(kg/h)及所需填料层的高度。解：， 而 液体流量 相平衡常数 又 5-38. 有一常压吸收塔，塔截面为0.5m2,填料层高为3m，用清水逆流吸收混合气中的丙酮（丙酮的分子量为58kg/kmol）。丙酮含量为0.05（摩尔比，下同），混合气中惰性气体的流量为1120m3/h(标准
10、状态)。已知在液气比为3的条件下，出塔气体中丙酮含量为0.005，操作条件下的平衡关系为Y*=2X。试求：（1） 出塔液中丙酮的质量分率；（2） 气相总体积传质系数KYa(kmol/m3s)（3） 若填料塔填料层增高3m,其它操作条件不变，问此吸收塔的吸收率为多大？解：（1） （2） S= m/(L/V)=2/3=0.667(Y1-mX2)/(Y2-mX2)=Y1/Y2=0.05/0.005=10 kmol/(m3s)（3） z=3+3=6mS、HOG不变, 解得： =0.001095-39在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收含氨0.05（摩尔比）的空气氨混合气中的氨。已知混合气中空气的流量为
11、2000m3/h（标准状态），气体空塔气速为1m/s（标准状态），操作条件下，平衡关系为，气相总体积传质系数，采用吸收剂用量为最小用量的1.5倍，要求吸收率为98%。试求：（1）溶液出口浓度；（2）气相总传质单元高度和气相总传质单元数； （3）若吸收剂改为含氨0.0015（摩尔比）的水溶液，问能否达到吸收率98%的要求，为什么？解：（1） ，（2） （3） 不可能达到98%5-40. 在一充有25mm阶梯环的填料塔中，用清水吸收混合气体中的NH3。吸收塔在20及101.3kPa（绝压）的条件下逆流操作，气液相平衡关系为。已知混合气流率为0.045kmol/m2s, NH3入塔浓度为0.05（摩
12、尔分率），吸收率为99%，操作液气比为最小液气比的1.5倍，填料层高度为8.75m，试求：（1）气相总体积传质系数；（2）塔底截面处NH3吸收的体积传质速率。解：（1） =1.50.744=1.116由因为 X2=0 且 又因 得 2） NAa(全塔衡算，总传质速率方程)由 得 X1=0.0444， =0.0553(0.05-0.7520.0444)=9.1910-4kmol/m3s5-41.在常压逆流连续操作的吸收塔中用清水吸收混合气中的A组分。混合气中惰性气体的流率为30kmol/h，入塔时A组分的浓度为0.08（摩尔比），要求吸收率为87.5%，相平衡关系为Y*=2X，设计液气比为最小液气比的1.43倍，气相总体积传质系数KYa=0.0186kmol/m3s ，且KYaV0.8，取塔径为1m，试计算： （1）所需填料层高度为多少？ （2）设计成的吸收塔用于实际操作时，采用10%吸收液再循环流程,即LR=0.1L，新鲜吸收剂用量及其它入塔条件不变，问吸收率为多少？解：(1) (2) 吸收液再循环此时吸收剂入口浓度： 因为，V不变，所以不变，即不变 不变此时 (1)由物料衡算
