第七章吸收习题解答.docVIP

第七章 吸 收 总压101.3 kPa，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，通过实验测定其亨利系数E为4.13 MPa， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m。 解：溶质在液相中的摩尔分数： 二氧化硫的平衡分压： 相平衡常数： 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。已知塔内温度为20℃，压强为1.52×105 Pa，亨利系数E为48.9MPa。 解：相平衡常数为： 硫化氢的混合气进口摩尔浓度： 若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即： 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。 （1）含NO2 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa，T=15℃，已知15℃时，NO2水溶液的亨利系数E=1.68×102 kPa；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa（绝对压强）。 解：（1）相平衡常数为： 由于 所以该过程是吸收过程 气相推动力为： 液相推动力为： （2）相平衡常数为： 由于 所以该过程仍是吸收过程 气相推动力为： 液相推动力为： 在某操作条件下用填料塔清水逆流洗涤混合气体，清水物理吸收混合气中的某一组分，测得某截面上该组分在气、液相中的浓度分别为 y = 0.014，x = 0.02。在该吸收系统中，平衡关系为y = 0.5x ，气膜吸收分系数ky = 1.8×10-4 kmol / (m2·s)，液膜吸收分系数kx = 2.1×10-5 kmol / (m2.s)，试求：（1）界面浓度yi、xi分别为多少？（2）指出该吸收过程中的控制因素，并计算气相推动力在总推动力中所占的百分数。 解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有： （1） 在界面处气液两相达平衡，有： （2） 联立方程（1）、（2）得 ， （2）气相传质阻力： 以气相为基准的液相传质阻力： 因此，吸收过程为液膜扩散控制。 总气相传质推动力为： 气相推动力： 气相推动力在总推动力中所占比例： 在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇蒸气，操作温度为25℃，压力为105kPa（绝对压力）。稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为7.5 kPa，液相中甲醇浓度为2.85kmol / m3。甲醇在水中的溶解度系数H = 2.162 kmol / (m3·kPa)，液膜吸收分系数kL = 2.0×10-5 m / s，气膜吸收分系数kG = 1.2×10-5 kmol / (m2·s·kPa.)。试求：（1）气液界面处气相侧甲醇浓度yi；（2）计算该截面上的吸收速率。 解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有： （1） 在界面处气液两相达平衡，有： （2） 联立方程（1）、（2）得 ， 气液界面处气相侧甲醇浓度： （2）该截面上的吸收速率： 在101.3kPa及25℃的条件下，用清水在填料吸收塔逆流处理含的SO2混合气体。进塔气中含SO2分别为 0.04（体积分数），其余为惰性气体。水的用量为最小用量的1.5倍。要求每小时从混合气体中吸收2000 kg的SO2，操作条件下亨利系数4.13 MPa，计算每小时用水量为多少（m3）和出塔中SO2的浓度（分数）？ 出塔中SO2的浓度（分数）？中SO2的浓度（分数） 解：， 相平衡常数为： 由于是低浓度吸收，有： 由物料衡算得： 每小时用水量： 由物料衡算得： 出塔液中SO2的浓度： 用清水在吸收塔中吸收NH3-空气混合气体中的NH3，操作条件是：总压101.3kPa，温度为20℃。入塔时NH3的分压为1333.2Pa，要求回收率为98%。在 101.3kPa和20℃时，平衡关系可近似写为 Y* =2.74 X。试问：（1） 逆流操作和并流操作时最小液气比 (L / V)min各为多少？由此可得出什么结论？（2）若操作总压增为303.9 kPa时，采用逆流操作，其最小液气比为多少？并与常压逆流操作的最小液气比