第九章吸收
9-1总压为101.3kPa、含NHs5% （体积分数）的混合气体，在 25 C下与浓度为
3
1.71kmol.m 的氨水接触，试判别此过程的进行方向， 并在p c图上示意求取传质推动力
的方法。
解 氨一水平衡关系列在本章附录二中，需将题中组成化为其中的单位，以便比较。
气相氨分压 p 101.3 0.05 5.065kPa
液相组成换算要用到密度 ，暂取 990kg.m 3 * （参考例9-2,温度较高 较小）。
对 c 1.71kmol.m 3氨水，每立方米含氨 1.71 17 29.1kg，含水 990 29.1 960.9kg ；
故 100kg 水中含氨 100 （26.1/960.9） 3.03kg。
与附录二比较，氨水组成为 3kg氨.（100kg水）-1，25 C下的平衡氨分压为 3.13kPa，
比题给氨分压低，故知过程方向应为吸收。 （注：虽然氨水密度的估计稍有误差，但不影响
过程方向。作图从略）
9-2含CO2 3% （体积分数）的CO2 —空气混合气，在填料塔中用水进行逆流吸收， 操作压力为（绝）为 200kPa、温度为25 C，试求出塔的100g水中最多可溶解多少克
CO2 ?其浓度又为多少？
8.84 10 3gCO2.(100g)1 出塔水的最大浓度系与逆流进塔 的气体平衡，此时CO2的分压
Py 200 0.03 6kPa，查本章附录 25 C下CO2溶于水的亨利系数
166MPa。按式（9-5），液相平衡组成为
卫 6
E 166 103 1 3.61 10 5 mol.A mol(A B)
(器)x (詈) M S 18 5 3.61 10 1 8.84 10 g代(gS)
浓度 Cmax CX (MS 5 )x (1000/18) (3.61 10 5)
s 3 3 2.01 10 kmol m
9-3 总压101.3kPa、含CO26% （体积分数）的空气，在 20 C下与CO?浓度为 解 空气中CO2的分压p 101.3 0.06 6.08kPa，水溶液的CO2摩尔分数x c/C ,
式中，C为溶液的总浓度, C 1000/18.02 55.5kmol.m 3。
溶液的CO2平衡分压按式（9-5）即p Ex计算，而20 C下的E从本章附录一查得
为 144MPa。故
p Ex Ec/C （144 103） （3 10 3 /55.5） 7.78kPa
可知p > p，过程为脱吸。
9-4 焦炉煤气（标准状态）含粗苯 30g.m 3，流量10000m3.h 1，经洗油吸收后（见
3
图9-1 ），降为1.5g.m ，求粗苯的吸收率和吸收量。设粗苯的平均摩尔质量可取为
1 100kg.kmol 。
解 现煤气中粗苯含量很低，可用给出的浓度之比代替摩尔比。按式（
校核：按摩尔比再次计算如下。标准状态下
ns 1.5/100 0.015mol9-1 ）,吸收率为
吸收量 1 ca/cb 1 1.5/30
G 10000 (30 1.5) 10 3 0.95
285kg.h 1
3
1 m粗苯的物质量 nb 30/100 0.3mol
3
1m煤气的物质量 1000/22.4 44.6mol
粗苯摩尔比 Yb nb
n总 nb 品 103
吸收后
煤气中惰性气量不变，仍为 44.6 0.3 44.3mol
其摩尔比 Ya 4 0.015/44.3 3.39 10 由式（9-5）计算其摩尔分数: x P/E
氧在水中的摩尔浓度 c Cx
其质量浓度c需对c乘以氧的摩尔质量32kg.kmol 1 ;再换算到mg.L 1，需乘以103。
溶解度系数H按式（9-3）计算，H C /p。
现将查得及算出的结果列于下表中。
t/ C E/MPa 106x 104c /kmol.m 3 1 c /mg/L 105 H / kmol.m 3.kPa 1
10 3310 6.34 3.52 11.27 1.676
30 4810 4.37 2.42 7.72 1.154
9-6二氧化硫与水在30 C下的平衡关系为:
一 1
/kgSO2.(100kgH2O) 0.1 0.2 0.2 0.5 0.7 1 1.5
p(SO2)/kPa 0.626 1.57 2.63 4.80 6.93 10.5 16.7
试换算成总压100kPa （绝）下的x y关系，并在x y图中作出平衡曲线。
解根据例9-5中所得的算式
x /（ 355.6）及 y p/P p/100
计算，取三位有效数字，可得下表（作图从略） ：
104x 2.81 5.62 8.43 14.0 19.7 28.1 42.0
103y 6.26 15.7 26.3 48.0 69.3 105 167
9-7 25 C及100kPa （绝）下，有CO2 20%、空气80% （体积分数，下同）的气体
3 3 3
1m，与1m的清水在容积2m的密闭容器中接触，进行传质。问 CO?在水中的最终浓度
及剩余气体的总压各为多少？若上述过程在初始总压为 500kPa （绝）下进行，求其结果。
解 现气相体积V 1m3不变，随着CO2的溶解，分压p将下降。最终达平衡时 p与水中 式中氧的分压 p 100 0.21 21kPa
其中总浓度 1000/18.02 55.5kmol.m
CO2摩尔分数x的关系，可用亨利定律表示
E 166MPa，故有 见式（9 5）即p Ex。查附录一，知
p 1.66 105 xkPa （ a）
两未知量 p 与 x 的另一关系是物料衡算：
气相失去的 CO2 为 Nj （0.2P p ）/（V/RT） （b）
水中得到的C02为 N2 Cx 55.5x
最终有N“ N2，并将给定的P 100kPa及V、T代入式（b）,得
（20 p ） 1/（8.314 298） 55.5x
20 p 1..375 105 x （ c）
联立方程（a）、（c）求解，得到
p 10.9kPa ， x 6.59 105
而容器内剩余气体总压为 F终 80 p 90.9kPa。以上忽略水的蒸汽压。
若总压为P 500kPa，式（a）必备，代入式（b），得物料衡算式
100 p 1.375 105 x
与式（a）联立求解得
5 p 54.7kPa， x 33.0 10 5
容器内剩余气体总压为 P冬 400 54.7 455kPa
9-8 求习题 9-7 在刚开始接触时的总传质推动力，分别以分压差、液相摩尔分数差及 浓度差表示。
解 以分压差表示的总推动力为 pA p A 。刚开始时， pA 20kPa ， p A 0，故
pA p A 20kPa 。
以液相摩尔分数差表示时，
x x 20 /(166 103) 0 1.205 104kmolA.mol(A S) 1 以液相摩尔浓度差表示时，
cA c A C(x x) (997/18) (1.205 10 4) 6.67 10 3kmol.m
9-9 在填料塔中用清水吸收气体中所含的丙酮蒸汽，操作温度 20 C 、压力 100kPa 绝）。若已知给质系数 kG 3.5 106 kmol. s 1.m 2.kPa 1， kL 1.5 104m.s 1，平衡关
系服从亨利定律，亨利系数 E 3.2MPa，求传质系数KG、kx、Kx、Ky和气相阻力在
KG (J kG
气相阻力在总阻力中所占的比例为
求出塔液体近于饱和（或相对较高）的情况。
流程（W）中第二塔气液并流，适用于伴有化学反应，或液量超过吸收所需甚多，故 推动力与流向关系不大的情况。
通常后两种流程在实用中少见，尤其是（川）
注：本题可在学生先做习题后进行课堂讨论。
9-11拟设计一常压填料吸收塔，用清水处理 3000m3.h 1、含NH 3 5% （体积分数）
的空气，要求 NH3的去除率为，实际用水量为最小水量的 1.5倍。已知塔内操作温度为
25 C ,平衡关系为 y 1.3x ；取塔底空塔气速为1.1m.s 1，气相体积总传质系数 K『a为
270kmol.h 1.m 3。试求：（1）用水量和出塔液浓度；（2）填料层高度；（3）若入塔水中已 含氨0.1% （摩尔分数），问即使填料层高度可随意增加，能否达到 99%的去除率？（说明 理由）。总阻力中所占的比例。
解从两相给质系数 kG、kL按以下公式求总传质系数 KG
式中溶解度系数H C/E 55.5/3200 3 1 0.01734kmol.m .kPa
KG
根据传质系数间的换算式，有 1
0.01734 1.5 ^)1 1492 10 6kmoLs1.m2.kPa1
Ky KGP 1.492 10 6 100 1.492 10 4kmol,s 1.m 2
Kx KLC (KG /H )C (1.492 10 6 /0.01734) 55.5 4.78 10 3kmol .s 1m 2
kx kLC 1.5 10 4 55.5 8.33 10 3kmol.s 1m 2
kG 1 R 总 KG
1 KG
kG 1 492 10 6
云古0426或42.6%
9-10根据以下双塔吸收的四个流程图， 液最初不含溶质）并说明各自适用于哪些情况。
解 流程（I）相当于一个气液逆流的单塔。当吸收所需的填料层甚高，单塔有困难 时，用此流程。在图解中平衡线用 OE代表，1、2两塔的操作线分别用（1）、（2）表示（下
同）。
流程 收要求高、
流程 分别作出其平衡线和操作线的示意图 （设吸收
（n）中每塔都送入新鲜溶剂，使全流程的推动力较流程（I）为大。适用于吸
所需溶剂量大的情况。
（川）中气体并流、液体逆流，可用于气体中溶质易吸收（如伴有快速反应） ，要
