第八章 吸收
8.1在30℃，常压条件下，用吸收塔清水逆流吸收空气-SO 2混合气体中的SO 2，已知气-液相平衡关系式为47.87y
x *
=，入塔混合气中
SO 2摩尔分数为0.05，
出塔混合气SO 2摩尔分数为0.002，出塔吸收液中每100 g 含有SO 2 0.356 g ，试分别计算塔顶和塔底处的传质推动力，用y ∆、x ∆、p ∆、c ∆表示。
解：（1）塔顶
出塔SO 2的摩尔分数为20.002y =，入塔吸收液中SO 2的摩尔分数为20x = 所以与出塔气相平衡的吸收液摩尔分数为*520.002/47.87 4.1710x -==⨯ 与入塔吸收液平衡的气相摩尔分数为20y *= 所以*55222 4.17100 4.1710x x x --∆=-=⨯-=⨯
*2220.00200.002y y y ∆=-=-=
22101.325101.3250.0020.2026p y ∆=⨯∆=⨯=kPa
忽略吸收液中溶解的SO 2，则摩尔浓度可计算为1000/1855.6c ==mol/L
52255.655.6 4.17100.00232c x -∆=⨯∆=⨯⨯=mol/L
（2）塔底
入塔SO 2的摩尔分数为10.05y =，出塔吸收液中SO 2的摩尔分数为
10.356/64
0.001100/18
x =
=
所以与入塔气相平衡的吸收液摩尔分数为*10.05/47.870.0010444x == 与出塔吸收液平衡的气相摩尔分数为1147.8747.870.0010.04787y x *==⨯= 所以*51110.00104440.001 4.4410x x x -∆=-=-=⨯
*1110.050.047870.00213y y y ∆=-=-=
11101.325101.3250.002130.2158p y ∆=⨯∆=⨯=kPa 51155.655.6 4.44100.00247c x -∆=⨯∆=⨯⨯=mol/L
8.2吸收塔某截面处气相组成为0.05y =，液相组成为0.01x =，两相的平衡关
系为
2y x
*=，如果两相的传质系数分别为
5
1.2510y k -=⨯kmol/(m 2·s)，
5
1.2510x k -=⨯kmol/(m 2·s)，试求该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻力
和传质速率。
解：与气相组成平衡的液相摩尔分数为220.010.02y x *==⨯=
所以，以气相摩尔分数差表示的总传质推动力为
*0.050.020.03y y y ∆=-=-=
同理，与液相组成平衡的气相摩尔分数差为*0.05/20.025x ==
所以，以液相摩尔分数差表示的总传质推动力为
*0.0250.010.015x x x ∆=-=-=
以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为
()()
5
55110.8310
1/1/1/1.25101/2 1.2510x x y K k mk ---=
==⨯+⨯+⨯⨯
kmol/(m 2·s)
以气相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 55/0.8310/20.4210y x K K m --==⨯=⨯ kmol/(m 2·s) 传质速率
570.83100.015 1.2510A x N K x --=∆=⨯⨯=⨯ kmol/(m 2·s)
或者570.42100.03 1.2610A y N K y --=∆=⨯⨯=⨯ kmol/(m 2·s) 以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数分析传质阻力 总传质阻力()551/1/0.8310 1.2010x K -=⨯=⨯ (m 2·s)/kmol 其中液相传质阻力为()551/1/1.25100.810x k -=⨯=⨯(m 2·s)/kmol 占总阻力的66.7%
气膜传质阻力为()551/1/2 1.25100.410y mk -=⨯⨯=⨯(m 2·s)/kmol 占总阻力的33.3%
8.3用吸收塔吸收废气中的SO 2，条件为常压，30℃，相平衡常数为26.7m =，在塔某一截面上，气相中SO 2分压为4.1kPa ，液相中SO 2浓度为0.05kmol/m 3，气相传质系数为2
105.1-⨯=G
k kmol/(m 2·h·kPa)，液相传质系数为0.39L k =m/h ，吸收
液密度近似水的密度。试求：
（1）截面上气液相界面上的浓度和分压； （2）总传质系数、传质推动力和传质速率。 解：（1）设气液相界面上的压力为i p ，浓度为i c
忽略SO 2的溶解，吸收液的摩尔浓度为01000/1855.6c ==kmol/m 3 溶解度系数0206.0325
.1017.266.5500=⨯==
mp c H kmol/(kPa·m 3) 在相界面上，气液两相平衡，所以i i p c 0206.0=
又因为稳态传质过程，气液两相传质速率相等，所以()()G i L i k p p k c c -=- 所以()()05.039.01.4105.12-⨯=-⨯⨯-i i c p
由以上两个方程，可以求得52.3=i p kPa ，0724.0=i c kmol/m 3 （2）总气相传质系数
()
00523.039.00206.0/1015.0/11
/1/11=⨯+=+=
L G G Hk k K kmol/(m 2·h·kPa)
总液相传质系数254.00206.0/00523.0/===H K K G L m/h 与水溶液平衡的气相平衡分压为43.20206.0/05.0/*===H c p kPa 所以用分压差表示的总传质推动力为67.143.21.4*=-=-=∆p p p kPa 与气相组成平衡的溶液平衡浓度为084.01.40206.0*=⨯==Hp c kmol/m 3 用浓度差表示的总传质推动力为034.005.0084.0*=-=-=∆c c c kmol/m 3 传质速率0087.067.100523.0=⨯=∆=p K N G A kmol/(m 2·h) 或者0086.0034.0254.0=⨯=∆=c K N L A kmol/(m 2·h)
