吸收

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第九章 吸收 1.已知在总压101.3kPa(绝)及温度25℃时,100g水中含氨lg的溶液上方,氨的平衡分压为986Pa,在此浓度范围内溶液服从亨利定律,试求: (1)溶解度系数H[)/(3akpmkmol],亨利系数E(kPa)及相平衡常数(m) (2)总压提高到202.6kPa(绝)时的H、E、m值。

解:(1)01048.018100171171x aekpxpE1.9401048.0986.0 )/(59.01.941810003asmkpmkmolECH 93.03.1011.94pEm (2)总压提高到202.6kPa(绝)时 akpE1.94 )/(59.03akpmkmolH

465.06.2021.94pEm

2.已知总压l01.3kPa及温度10℃时,氧在水中的溶解度可用下式表示: xpe41027.3 式中 ep──氧在气相中的平衡分压,atm; x──氧在液相中的摩尔分率。 试求在此温度与压力下、空气与水充分接触后,水中氧的最大浓度(分别以3/mg

及33/mNm表示)。氧在空气中的体积百分率为21%。注:1atm=101.3kPa。

解:6441042.61027.321.01027.3epx

)/(1099.7104.223242.11)/(42.11321042.6181010003333363mNmmg

3.将含2CO20%、惰性气体80%(体)的混合气,在体积为23m的密闭容器中,与l3m的清水在25℃下长期充分接触。若刚开始接触时混合气的压力为101.3kPa(绝),试求 (1)2CO在水中的最终浓度及混合气的最终压力各为多少。 (2)刚开始接触时的总传质推动力,分别以分压差、摩尔分率差及液相浓度差表示。

解:(1)设2CO在水中溶解了amol 查得,25℃时,2CO在水中的亨利系数akpE51066.1 有亨利定律

ExVaRTpCO2 代入数据 aaa181095.9961066.11)2515.273(10314.82.03.10135

3

解得 mola7.3

2CO在水中的最终浓度=3/7.317.3mmol

混合气的最终压力为:

akp1.922)2515.273(10314.87.33.1013

(2)刚开始接触时的总传质推动力为: aeGkppp26.2002.03.101

2.002.0eyy

451022.103.1011066.12.0xpEyxmyxxe

LMLLeCpECCHpCC 353/76.602.03.1011066.118101000mmol 4.在填料塔中用清水吸收混于空气中的低浓度甲醇蒸气,操作温度27℃,压力101.3kPa。甲醇在气液两相中的浓度都很低,平衡关系服从亨利定律,亨利系数E=28.4kPa。若气相传质系数)/(1055.125aGkpsmkmolk,液相传质系数smkL/1008.25,试求 (1)气相总传质系数GK,并算出气相阻力在总阻力中所占的百分数; (2)xk、yk及xK、yK。

解:(1))/(956.14.281810003asmkpmkmolECH 45510909.81008.2956.111055.11111LGGHkkK kPaSmkmol.KG25101221

气膜阻力:6451610551115.kG

气膜阻力所占分率:%4.7210909.864516114GGKk (2))/(10156.11008.2181000235smkmolkCkLsmx )/(1057.11055.13.101235smkmolpkkGy 28.03.1014.28pEm

33310140.31057.128.0110156.11111yxxmkkK SmkmolKx2410185.3

87910156.128.01057.111133xyykmkK SmkmolKy2310137.1 5.已知稳定操作情况下,上题吸收塔内某一截面处气相中甲醇的摩尔分率y=0.05、液相中甲醇的摩尔分率x=0.01。试根据上题中的有关数据计算该截面处的传质速率AN )/(2smkmol。 解:由传质速率方程式 )(eyAyyKN

531037.5)01.028.005.0(10137.1Smkmol2 6.在30℃,2CO分压为5.06kPa的混合气分别与 (1)含2CO0.00l3/mkmol的水溶液接触; (2)含2CO0.0033/mkmol的水溶液接触。 已知30℃下2CO水溶液的亨利系数akpE510885.1试求上述两种情况下的传质方向和推动力。

解:)/(10947.210885.1181000345asmkpmkmolECH (1)0667.110947.2001.006.54aGeGkpHCppp 2CO被吸收,推动力为1.667akp

(2)0119.510947.2003.006.54aGeGkpHCppp 被解吸,推动力为5.119akp 7.根据图9-6所示的2SO-OH2的相平衡曲线。指出下列过程是吸收过程还是解吸过程。 (1)含2SO0.0015(摩尔分率)的水溶液与含2SO0.03(摩尔分率)的混合气接触,总压为202.6kPa(绝),温度为20℃; (2)气液组成及温度不变,总压为101.3kPa(绝)。 解:(1)从图上可以看出,点A在相平衡线的上方,是吸收过程; (2)从图上可以看出,点A在相平衡线的下方,是解吸过程。

8.某逆流操作的吸收塔底排出液中溶质的摩尔分率4102x,进塔气体中含溶质2.5%(体),操作压力为101.3kPa,气液平衡关系为xy50。现将操作压力由l01.3kPa增至202.6kPa。问塔底推动力(eyy)及xxe各增至原有的多少倍? 解:操作压力由l01.3kPa增至202.6kPa 25506.2023.101''mppm

33.110250025.010225025.044'eeyy

yy

67.210250025.010225025.044'xx

xx

ee

9.要设计一个用清水作吸收剂的吸收塔,因算出的填料层过高,拟改用两个低塔代替,提出如图9-39所示的三个流程。试在Y-X图上定性画出与各个流程相对应的操作线与平衡线位置,注明流程中相应的组成。 l0.在20℃和101.3kPa下,用水吸收空气中的低浓度2SO,操作条件下

2SO-OH2系统的平衡关系如图9-6所示,体积传质系数如下: )/(10234aGkpsmkmolak,1015.0sakL

(1)试求aky,akx;

(2)设吸收塔内某一截面处气相中2SO的摩尔分率y=0.055,液相中2SO的摩尔分率x=0.0015。求该截面处的气相推动力(iyy)及液相推动力(xxi)。 解:)/(02.01023.10134smkmolapkakGy

83.0015.0182.998akMakCakLSSLMx

)/(3smkmol

11.在逆流操作的吸收塔中,于l0l.3kPa(绝)、20℃下用清水吸收空气-氨混合气中的氨。入塔混合气的流量为l000hkg/,其中氨的分压为1.33kPa,出塔气体中氨的分压为26.7Pa,操作条件下的平衡关系为XYe753.0。若吸收剂用量为理论最小用量的1.3倍,要求吸收率为98%,试求操作液气比、吸收剂用量及出塔液相组成bX。若操作压力改为202.6kPa(绝),而其他条件不变再求操作液气比、吸收剂用量及出塔液相组成。 解:(1)013.03.10133.1by 013.0987.0013.01bbbyyY 41063.298.01013.01baYY 738.00753.0013.01063.2013.0)(4min

abab

Xm

Y

YYVL

959.0)(3.1)(minVLV

L

hkghkmolVL/68.590)/(82.3229)29)013.01(17013.017013.01(1000959.0959.0



0132.0)1063.2013.0(959.01)(4abbYYLVX (2)若操作压力改为202.6kPa(绝)  pEm 且E不随压力变化

若操作压力改为202.6kPa(绝)时,3765.05.0'mm

369.003765.0013.01063.2013.0)(4min

abab

Xm

Y

YYVL