噶米第八章气体吸收习题集

第6章气体吸收1）总压100 ，温度25C 的空气与水长时间接触，水中的’的浓度为多少?分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。

空气中的体积百分率为0.79。

解：将空气看作理想气体：y=0.79 p*=yp=79kPa 查表得 E=8.76X i05kPa6x p*/E 10H= /(EMS) 1000/(8.76 105 18)6.342 10 6kmoL/(kN.m)C=p*H=79 0.342 X0-5=5.01 X0-4kmol/m 32）已知常压、25T 下某体系的平衡关系符合亨利定律， 亨利系数E 为」… 大气压，溶质A 的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触： ①溶 质A 浓度为'：，f的水溶液；②溶质A 浓度为门八的水溶液； ③溶质A 浓度为的水溶液。

试求上述三种情况下溶质 A 在二相 间的转移方向。

0.001 x2 ------------ 31 10180.003x 3---- 31 10 "8解: E=0.15X 104atm ，p=0.054atm ， E015 P0.021 103/18X 1 104 3.6 10 • y 1 mx 1 0.054 P=1atm, y=p/P=0.054y 1 •••平衡 18 10 0.027y 2•••气相转移至液相54 10• y 3 mx30.08 1 y3P=3atm y=0.054 … yE=0.15X 104atm•••液相转移至气相4m=E/P=0.05X 10X4=X3=5.4X 10-5• y 4 mx4 0.027 • y y y4 0 •••气相转移至液相3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气〜硫化氢混合气中的硫化氢。

总压为1大气压。

已知塔底气相中含 "一「- 1.5% （摩尔分率），水中含 "八的浓度为-- !.■（摩尔分率）。

试求塔底温度分别为5C及30E时的吸收过程推动力。

1第八章 气体吸收 习题气液相平衡8-1．在盛水的鼓泡吸收器中通入纯CO 2气，经长期接触后测得水中CO 2的平衡溶解度为2.857×10-2mol/L 溶液。

鼓泡器中的总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液的密度ρm =996kg/m 3。

求亨利系数，并将此实验值与文献值E=188.5MPa 作比较。

【答案： E=188.1Mpa;偏差0.21%】解：查得30C o时水的饱和蒸汽压4242.24s p P a =长期通入2co 后， 101.3 4.2497.1e s p p p kPa =-=-=对于稀溶液：18m s M M == ；/e x m mcp E EM ρ==所以：3297.110996188.12.8571018e m m p E MPa cM ρ-⨯⨯===⨯⨯对文献值相对误差：188.1188.50.21%188.5-=- 习题8-1 附图8-2．惰性气与CO 2的混合气中含CO 230% (体积百分数)，在1MPa(表压)下用水吸收。

设吸收塔底水中溶解的CO 2达到饱和，此吸收液在膨胀槽中减压至20kPa(表压），放出大部分CO 2，然后再在解吸塔中吹气解吸。

设全部操作范围内水与CO 2的平衡关系服从亨利定律，操作温度为25℃。

求1kg 水在膨胀槽中最多能放出多少kgCO 2气。

【答案： G=3.1×10-3kgCO 2/kgH 2O 】解：查得25C o 时22CO H O -系统的21.6610E MPa =⨯设当地大气压为0.1013MPa ，则110.1013 1.1013p MPa =+=3622010100.10130.1213p MPa -=⨯⨯+=e x p E = 则py x E =311121.10130.3 1.99101.6610p y x E -⨯===⨯⨯ 422220.121317.31101.6610p y x E -⨯===⨯⨯对稀溶液，其比质量分数22co H OxX M M = 习题8-2附图故331221.991044 4.8610/18X kgCO kgH O --⨯=⨯=⨯432227.311044 1.7910/18X kgCO kgH O--⨯=⨯=⨯则312223.0710/G X X kgCO kgH O -=-=⨯ 8-4．气液逆流接触的吸收塔，在总压为101.3kPa 下用水吸收Cl 2气，进入塔底的气体混合物中含氯1%（体积），塔底出口的水中含氯浓度为x=0.8×10-5（摩尔分率）。

气体吸收单元自测题答案一、填空题1．组分在溶剂中溶解度的差异2．难溶3．大于、上方4．易溶、0.09975．液相、气相；降低、升高6．存在气液相界面、在相界面上气液达到平衡、传质阻力集中在液膜和气膜内；气膜、液膜7．几乎不变、增大8．增大、增加9．无限高10．90%11．mG /L 、L /mG12．减小、减小、减小、不变、减小、不变13．不变、减小、减小14．减小、增大二、选择题1．A 2．D 3．A 4．C 5．C6．B 7．A 8．B 9．C 10．C三、问答题1、答：气体出塔含量y 2增大，达不到设计要求，液体出塔含量x 1也增大。

2、答：(1)在L /G ＞m 情况下，y 2受相平衡约束等于mx 2，增大L 不会降低y 2，只会无谓降低x 1，增大操作负荷。

(2)在L /G ＜m 情况下，增L 大对降低y 2效果显著。

3、答：判断过程方向；指明过程极限；计算过程推动力。

四、推导题推导：出塔气相组成12)1(Y Y η-=由最小液气比的定义式得21212*121min /X m Y Y Y X X Y Y G L --=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛因为以纯溶剂为吸收剂，所以X 2＝0，则ηηηm m m Y Y Y G L =--=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛)]1(1[/)1(111min 五、计算题1、解：出塔气气相组成001053.095.005.0)98.01()1(12=⨯-=-=Y Y η最小液气比176.12.1/05263.0001053.005263.0/2121min =-=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛X m Y Y Y G L 气体处理量为kmol/h 16.126273314.82826325.101=⨯⨯==RT pV G (1)出塔液相组成03133.0)001053.005263.0(176.14.11)(211=-⨯=-=Y Y L G X (2)清水的耗用量kmol/h 71.20716.126176.14.1=⨯⨯=L (3)填料层高度塔横截面积为m 2785.013600/2826==Ω气相总传质单元高度m 893.0785.018016.126=⨯=Ω=a K G H Y OG 平均对数推动力为005259.0 001053.003133.02.105263.0ln 001053.003133.02.105263.0ln )()(22112211=⨯--⨯-=-----=∆mX Y mX Y mX Y mX Y Y m 气相总传质单元数81.9005259.0001053.005263.021=-=∆-=m OG Y Y Y N 填料层高度m 76.881.9893.0=⨯==OG OG N H H 2、解：(1)出塔液相组成0162.075.08.0015.01015.08.075.0/11=⨯-=⨯=Y X (2)清水用量出塔气体中溶质的浓度为000305.0015.01015.0)98.01()1(12=-⨯-=-=Y Y η入塔气相组成015228.01=Y 入塔气体的量kmol/h 9665.19293314.848033.101=⨯⨯==RT pV G kg/h 24.325kmol/h 069.18 0162.0)000305.0015228.0()015.01(9665.19)(2121==-⨯-⨯=--=X X Y Y G L 3、解：(1) 0045.009.0)95.01(009.0221=⨯-===y x y 368.1)2.1/09.0/()0045.009.0(2.1)/(2.1/min =-==G L G L 00872.0)0045.0/015.0(/)0045.0015.0(0045.0015.02.10625.009.00625.0368.1/)0045.009.0(/)(21211=-=∆=∆=⨯-=∆=-=-=Ln y y y L y y G x m m H N OG 84.78.08.98.900872.0/)0045.009.0(=⨯==-=(2)0005.00625.009.0211===x x y 00`22212124.94)09.0/0052.0(1/1 0052.0 368.1)/()( / =-=-===--∴y y y x x y y G L η解得：不变 5、解：解吸塔操作正常时，吸收塔液体出口含量013.0001.05.1002.002.0)(2211=+-=+-=x y y L G x 此时吸收过程的平均推动力与传质单元数分别为：00211.0 001.02.1002.0013.02.102.0ln )001.02.1002.0()013.02.102.0(ln )()(22112211=⨯-⨯-⨯--⨯-=-----=∆mx y mx y mx y mx y y m 53.800211.0002.002.021=-=∆-=m OG y y y N 当解吸塔操作不正常时，N OG 不变。

噶米第八章气体吸收习题集第8章气体吸收—. 填空题1.亨利定律表达式p e=Ex, 若某气体在水中的亨利系数E很小, 说明气体为_______ 气体.2.在吸收过程中, K y、k y是以___________和____________为推动力的吸收系数.3.若总吸收系数和吸收分系数间的关系可表示为: 1/K G=1/k G+H/k L, 其中1/k g表示_______________, 当__________项忽略的, 表示该吸收过程为气膜控制.4.双膜理论的要点是____________________, ____________________________,_________________________,_______________________________________.5.吸收塔的操作线方程和操作线是通过___________________________得到的,它们与______________, ___________________等无关.6.在气体流量及气相进出口组成和液相进口组成不变时, 减少吸收剂用量, 则传质推动力____________, 操作线将_______________.7.压力_________, 温度_________, 将有利于解吸的进行. 吸收因数A 表示___与_______之比.8.当代表体系组成的点A中落在气液平衡曲线____________________时, 说明溶质组份在气相的分压___________平衡分压, 溶质组分由______________________相转入_____________相, 这种过程称为吸收.二. 选择题1. 在双组分理想气体混合物中, 组分A的扩散系数是( ).A.组分A的物性参数B.组分B的物性参数C.系统的物性参数D.仅取决于系统的状态2. 在吸收操作中, 吸收塔某一截面上的总推动力(以气相组成表示)为( ).A.Y-Y eB.Y e-YC.Y i-YD.Y-Y i3. 含低浓度溶质的气液平衡系统中, 溶质在气相中的摩尔组成与其在液相中的摩尔组成的差值为( ).A.负值B.正值C.零D.不确定4. 某吸收过程, 己知气膜吸收系数k y=2kmol/m2h, 液膜传质系数为k x=4kmol/m2h, 由此可判断该过程为( ).A.气膜控制B.液膜控制C.不能确定D.双膜控制5. 在逆流操作的填料塔中, 当吸收因数A小于1时, 且填料层为无限高时, 则气液相平衡出现在( ).A.塔顶B.塔上部C.塔底D.塔下部6. 在逆流吸收塔中, 用纯溶剂吸收混合气中的溶质组分, 其液气比为2.85, 平衡关系为y=1.5x, 回收率为95%, 则液气比与最小液气比之比为( ).A.3B.2C.1.8D.1.57. 在逆流吸收塔中, 用纯溶剂吸收混合气中的溶质, 平衡关系符合亨利定律, 当进塔气体组成增大时, 其它条件假设不变, 则出塔气体组成( ).A. 增大B.变小C.不变D.不确定三. 计算题1.在盛水的鼓泡吸收器中通入纯CO2, 经长期接触后测得水中CO2的平衡浓度为2.857×10-2mol/L. 鼓泡器中的总压为101.3kPa, 水温30℃, 溶液密度为1000kg/m3, 求亨利系数, 并将此实验值与文献值1.414×106mmHg作比较.2.某逆流吸收塔, 塔底排出液中含溶质摩尔分数为2×10-4, 进口气体中含溶质体积分数为2.5%, 操作压力为101.3kPa, 气液平衡关系为y=50x. 问塔底推动力(y-y e)及(x e-x)各为多少？3.某填料塔用水吸收混合气中的丙酮蒸气. 混合气流率为16kmol/hm2, 操作压力为101.3kPa, 己知容积传质系数k y a为64.6kmol/hm3, k l a 为16.6kmol/(hm3) (kmol/m3), 相平衡关系为p A=0.0456C A, 式中气相分压p A的单位为atm, 平衡浓度单位为kmol/m3. 试求:(1)容积总传质系数及传质单元高度H OG.(2)液相阻力占总传质阻力的百分数.4.在设计某降膜吸收器时, 规定塔底气相中溶质的摩尔分数为0.05, 液相中溶质的摩尔分数为0.01. 两相的传质系数分别为k x=8×10-4kmol/sm2, k y=5×10-4kmol/sm2. 操作压力为101.3kPa时的相平衡关系为y=2x, 试求: 该处的传质速率N, 单位为kmol/sm2.5.对低含量气体逆流吸收, 试证;N OG=[1/(1-mG/L)]lnΔy1/Δy26.含硫化氢摩尔分数为2.5×10-5的水与空气逆流接触以使水中的硫化氢脱除,操作在101.3kPa, 25℃下进行, 物系的平衡关系为y=545x, 水的流率为5000kg/m2h.试求:(1)为使水中硫化氢的摩尔分数降至0.1×10-5所需的最少的空气用量.(2)当空气用量G=0.40kmol/hm2, 设计时塔高不受限制, 可以规定离开解吸塔的水中硫化氢最低摩尔分数是多少？7.某吸收塔用25×25的瓷环作填料, 充填高度5m, 塔径1m, 用清水逆流吸收流量为2250m3/h的混合气. 混合气中含丙酮的体积分数为5%, 塔顶逸出废气中含丙酮的体积分数为0.26%, 塔底液体中每千克水带有60克丙酮, 操作在101.3kPa、25℃下进行, 物系的平衡关系为y=2x. 试求:(1)该塔的传质单元高度HOG 及容积传质系数Kya.(2)每小时回收的丙酮量.8. 某填料吸收塔高2.7m, 在常压下用清水逆流吸收混合气体中的氨. 混合气入塔的摩尔流率为0.03kmol/m2s, 清水喷淋密度为0.018kmol/m2s. 进口气体中含氨体积分数为2%, 己知气相总传质系数为Kya=0.1kmol/m3s,操作条件下的亨利系数为60kPa, 试求排出气体中氨的浓度.9.在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨一空气混合气中的氨，混合气体流量为0.025kmol/s，混合气入塔含氨摩尔分率为0.02，出塔含氨摩尔分率为0.001，气液平衡关系y=1.2x，总传质系数为Kya=0.0522kmol/sm3，若塔径为1m，实际液气比为最小液气比的1.2倍，求所需塔高为多少米.10.在填料塔内用硫酸吸收废气中的氨，操作条件下的气液平衡关系为y=0，在下列情况下传质单元高度H OG皆为0.5m，试比较所需要的填料层高度：(1)废气中含氨1%，要求吸收率为90%；(2)废气中含氨1%(mol)，要求吸收率为99%.11.用清水逆流吸收有机合成残气中的甲醇，处理量为1m3/s，入塔气体中含甲醇1.78%(mol),要求吸收率为90%，操作液气比为最小液气比的130%,当时条件下气液平衡关系为y=1.15x，试求吸收所需的气相传质单元数.12.在直径为1m的填料吸收塔中，用清水作吸收剂逆流吸收，入塔混合气体的流量为100kmol/h，其中溶质含量6%(mol)，要求出塔气体中溶质含量为0.3%(mol)，操作液气比为最小液气比的1.5倍，y=2.0x,塔高为4m，试求出塔液的组成、吸收率及气相传质单元高度.。

第八章 吸 收8-1 100克纯水中含有2克2SO ，试以摩尔比表示该水溶液中2SO 的组成。

解：水的摩尔数：mol . 5556518100= 2SO 的摩尔数：mol . 1012536422-⨯=摩尔比：2210625555565101253--⨯=⨯= (X)8-2 含3NH 3%（体积）的混合气体，在填料塔中为水所吸收。

试求氨溶液的最大浓度。

塔内绝对压力为26202m kN.。

在操作条件下，气液平衡关系为x p 267=，式中：p —气相中的氨的分压，2m kN ；x —液相中氨的摩尔分率。

解：2m kN 07860306202...y P p =⨯==总x p 267= 则 0227602670782267..p *x ===3kmol 2641181000022760m ..C A =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=8-3 于23101m kN.、27℃下用混于空气中的甲醇蒸汽。

甲醇在气液两相中的浓度很低，平衡关系服从亨利定律。

已知溶解度系数()239551m kN m kmol .H ⋅=，气膜吸收系数()k P a S m km o l .k G ⋅⋅=2551，液膜吸收系数()]22510082m kmol S m kmol .k L ⋅⋅⨯=-。

试求吸收总系数G K 和气膜阻力在总阻力中所占的分率。

解：4551091181008295511105511111⨯=⨯⨯+⨯=+=--....Hk k K L G G()k Pa S m k mol .K G ⋅⋅⨯=-25101221气膜阻力：6451610551115=⨯=-.k G 气膜阻力所占分率：%..K k G G 407210911864516114=⨯=8-4 20℃的水与氮气逆流接触以脱除水中的氧气。

塔底入口的氮气中含氧0.1%（体积），设气液两相在塔底达到平衡，平衡关系服从亨利定律。

求下列两种情况下水离开塔底时的最低含氧量。

以3m mg水表示。

气体吸收（化工原理）习题及答案气液平衡1．在常压、室温条件下，含溶质的混合气的中，溶质的体积分率为10％，求混合气体中溶质的摩尔分率和摩尔比各为多少？解：当压力不太高，温度不太低时，体积分率等于分摩尔分率，即y=0.10根据 y-1y Y ＝，所以0.110.1-1 0.1Y =＝ 2．向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m 3，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3。

试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。

解：查得30℃，水的kPa 2.4=s pkPa 1.972.43.101*=-=-=s A p p p稀溶液：3kmol/m 56.55181000==≈S M c ρ421017.556.5510875.2--⨯=⨯==c c x A kPa 10876.11017.51.9754*⨯=⨯==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21.9710875.2342*⋅⨯=⨯==--A Ap c H 18543.10110876.15=⨯==p E m 3．在压力为101.3kPa ，温度30℃下，含CO 2 20％（体积分率）空气－CO 2混合气与水充分接触，试求液相中CO 2的摩尔浓度、摩尔分率及摩尔比。

解：查得30℃下CO 2在水中的亨利系数E 为1.88×105kPaCO 2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 kPa)kmol/(m 1096.2181088.11000345⋅⨯=⨯⨯==-S SEM H ρ kPa 3.2033.10120.0*A =⨯==yp p334*km ol/m 1001.63.201096.2--⨯=⨯⨯==A A Hp c 18523.1011088.15=⨯==p E m 4-101.0818520.20m y x ⨯=== 4-4--4101.08101.081101.08x -1x X ⨯=⨯⨯=－＝ 4．在压力为505kPa ，温度25℃下，含CO 220％（体积分率）空气－CO 2混合气，通入盛有1m 3水的2 m 3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m 3时停止进气。

第八章气体吸收1.解：查引忙水的P£=4_24K：pa p=P-P3=lC1.3~4J4=97.0l5KPa 用十警=筮=歳riS笫xg®込解：査25兀，COa-HaO系统£ = 1,661x1"樹加i设当地大气压为I atm SP 1.033at,且不计S剂分压n巧=10+ 1.033= 11.033^2 =1.08^10^（绝）= 0.2+1.033= 1.23S3fi = 1.21xl0Wf^^ （绝）对稀濬痕其比质量分率代九.金1 0气址10今.'.X] = 44x ---------- =47弘訂艇禺。

187 >Cyin7& = 44K --------- = 1.73x10T辰Cq /炫禺018爪解1邓忙时，总二4.06x1^朋玖二406x1（/脸勺=1.38x10-^x32x10^ =4』27蛾£4> 解;筋0—Cb系统，2邙C时，^1 = 0.537xW^A?Pa = 0.537xl0W（2皆竺=竺沁竺曲"2仆计P101.3(q - jf) = 1.09x10'^ (y-儿)二0,005764UC, ^2 = 0 80x10^= 0.8x10^% _空-更迪込"如计PlOlJ兀-A =0.47x10"^ y-” = 0.003685、解：= fn^x= 50x2x10 "^= 0,01^-y^)j = 0.025-0.01 = 0.015(兀7)1 = (5-2)x10 Y= 3x10^丁 =坷乜=50 X— = 25P Q 2儿=??j2；c = 25x2x10 "=50x10**"話詈"2(y-儿L = 0 025-0.005 = 0,02(心-x)2 =(10-2)x10, = 8x10」说備2倍於=辟5& 解：査20忙水，Pa = 23346KPa, p& = 101.3-23346= 989654畑P 型=101.3-1・33 = 99・97级0OCQo = Q220xlL//s 辿工Q= O・252X1OY//S6K吸="F以呢0 =——=——91 D（严-仙W/6W =以羽=旳991 9 >9 0,孑叭刀% 诫弟宓"莎+而=百+-=^+T=〒⑴'鶴曲z/yifoixkt/ih< Z 、Z0lP8・[£x 01X89乙•0X81（昨丁皿回0恥他吨逊o心66二, 乙、/%用（迢严W）惫k, ■ or "d测0泌"e%J藍而"匕善5烽4宀1JV甲十I g=E^ = 3^N .*.BE 陀ef——W B W2护气兄 =-- =-= ---- 才=叫£H巾乙82£-09£^d-^d另肿域3乙厶= Z8T£-O9L = "d钟朋乙8 L£ W列L储吐觀°严/^匚966=旷$/严囚9?0=（7 5战S 常V吗6丁0 = $厶口乙=」7Vg L万=2厂険（吆-叱（〒）〒二可巩丁万/N9、解J (1) —=—+— T 疋=2.2x10*R«0"(s /) Ky 上y kxM =儿)=2・2xl0」x(0・05-2xa01) = 6・6"0"j^o/G ・M2) ⑵降螟培上回=0.0232〔空）0•气上_尸33d A pD・.・Q « P,D 8 —dkg g —斗y =上占与P 无关EP洛=—=M = —m = 1-25P p "F?+忌 nK 尸"281*1°厂 y ； = 0.05-1.25x0.01 "1 =疋；Cx-儿 riaxio"眄= 577%、〒" 1 1 W210、证明 5 '<* -- =—H -----Hy 上y &上占+竺心 C a 匕 a Lak,jf/HSP % =眩+ -% X而用=%叫=%叫 两式相除得%=轨闲Na=-MoG 证毕•J 411、证昵 由物料衡算得 "鬲十2®-儿）L底浓度吸收儿=mx ・》咛竽小2）G mG-L得3訂=寻訂=汕了 __________ 1 _________ / __________________ 变 _________如G-J-J”沁 严-」％加、丄严G 、y 八 歹-牴--0-乃） G--）歹十（可丁2 ■也巧）“pnG1（1-- ）M +J —In _______ ________ L ________空 乃-叨心L•••丄("一©) = GO,— ”)wzG mO一厂片_ 一匸儿+刑叫a 給（討款F1 _ wCJ _ ?w _ 1 A Z 剛旳的21=丄必1_715、解：(1)比=X (1-7)= 0・02X (1・0.95) = 0・001A = 1.50,-J 2)/(^-A2)= 1.5X (0.02-0.001)/(^^-0.0004) = 1.75 G广 jK] = ¥%-}^) + E = ；p^x(0.02-aCJ01)+00004 = 0.0113 (2) A/1 =yj-wx, = 0.02-12x0.0113= 6.44x10-3场=乃一加心=0 001-1-2x0.0004 = 5.2x10^咲。