化工原理气体吸收作业.docxVIP

气体吸收

向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO气体，经充分接触后，测得水中的CO平衡浓度为2.875

2 2

×10－2kmol/m3，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30℃，溶液密度为1000kg/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ps?4.2kPa

稀溶液：c?

p* ?p?p ?101.3?4.2?97.1kPa

A s

??? 1000

?

?

55.56kmol/m3

M 18

S

Ax?c

A

2.875?10?2

? ?5.17?10?4

c 55.56

p*

p

E? A

? 97.1

?1.876?105kPa

x 5.17?10?4

cH? A

c

p*

A

?2.875?10?2

97.1

?2.96?10?4kmol/(kPa?m3)

E 1.876?105

m? ?

p 101.3

?1854

2在总压101.3kPa，温度30℃的条件下,SO

2

摩尔分率为0.3的混合气体与SO2

摩尔分率为0.01的水

溶液相接触，试问：

从液相分析SO2的传质方向；

从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO2的传质方向；

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

E 4850

所以 m?

? ?47.88

p 101.3

从液相分析

x*?

y? 0.3 ?0.00627x=0.01

m 47.88

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在水中的亨利系数E=1670kPa

2

m?E?

1670

=16.49

p 101.3

从气相分析

y*=mx=16.49×0.01=0.16y=0.3

2故SO必然从气相转移到液相，进行吸收过程。

2

2在总压202.6kPa，温度30℃条件下，SO在水中的亨利系数E=4850kPa

2

m?E?

4850

=23.94

p 202.6

从气相分析

y*=mx=23.94×0.01=0.24y=0.3

2故SO必然从气相转移到液相，进行吸收过程。

2

x*?y?

0.3

?0.0125

m 23.94

以液相摩尔分数表示的吸收推动力为:

?x=x*－x=0.0125－0.01=0.0025

以气相摩尔分数表示的吸收推动力为:

?y=y－y*=0.3－0.24=0.06

G3．在总压为100kPa、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系k数=3.84×10-6kmol/

G

（m2·s·kPa），液相传质系数kL=1.83×10-4m/s，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，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

以（p

?p*）、（c*?c

）表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数；

A A A A

分析该过程的控制因素。

p* 6.7

解：（1）根据亨利定律E? A?

x 0.05

?134kPa

相平衡常数m?E

134

?

?1.34

p 100

溶解度常数H? ?s

? 1000

?0.4146

EM 134?18

s

以气相分压差（p

A

p*）表示总推动力时：A

p ?p*=100×0.05-134×0.01=3.66kPaA A

1 ? 1 ?

1 = 1 ? 1

?13180?260417?273597

K Hk

G L

k 0.4146?1.83?10?4 3.86?10?6

G

K ?3.66?10?6 kmol/（m2·s·kPa）

G

N ?K (p

A G A

?p*)=3.66×10-6×3.66=1.34×10-5kmol/（m2·s）

A

以（c*?c

A A

）表示的传质总推动力时：

c ? 0.01 ?0.56 kmol/m3

A 0.99?18/1000

c*?c

A A

=0.4146×100×0.05－0.56=1.513kmol/m3

K ?KG

?3.66?10?6

?8.8?10?6m/s

L H 0