吸收 习题答案.doc

1. 某吸收塔的操作压强为110KPa,温度为25,处理焦炉气1800m3/h.焦炉气中含苯156Kg/h,其他为惰性组分.求焦炉气中苯的摩尔分数和物质的量之比(即摩尔比). 答:求苯的摩尔分数yA. 苯的摩尔质量为M=78Kg/Kmol处理焦炉气中苯的物质的量为:nA=mA/M=156/78=2Kmol/h (1分)苯的分压为:(2分)苯的摩尔分数为:(1分)求物质的量之比YA苯的物质的量之比为:(1分)2. CO2的体积分数为30%的某种混合气体与水充分接触,系统温度为30,总压为101.33KPa.在操作范围内该溶液可适用于亨利定律.求液相中CO2的平衡组成,分别以摩尔分数和物质的量浓度表示.已知30时CO2在气相中分压为:P=py=101.330.3=30.4Kpa(1分)2. 答: 题给混合气体可按理想气体对待.由分压定律,CO2在气相中分压为:P=py=101.330.3=30.4Kpa(1分)液相中CO2以摩尔分数表示平衡组成X*X*=P/E=30.4/1.88105=1.61710-4(1分)以物质的量浓度表示的平衡组成C*因C*=HP,其中H=s/EMs,(1分) s=1000Kg/m3,Ms=18Kg/Kmol代入已知量可求出C*=s/EMsP=100030.4/1.8810518=8.9810-3Kmol/m3(2分)3. 在总压为101.33Kpa和温度为20,测得氨在水中的溶解度数据为:溶液上方氨平衡分压为0.8Kpa时,气体在液体中的溶解度为1g(NH3)/100g(H2O).假设该溶液遵守亨利定律,求:亨利系数E;溶解度系数H;想平衡常数m.解:求亨利系数E, MNH3=17,MH2O=18,P*=0.8Kpa,x=1/17/(1/17+100/18)=0.01048.(2分)(1分)求溶解度系数H.(2分)相平衡常数m(1分)6. 在压强为101.33Kpa, 温度为20下,SO2-空气某混合气体缓慢的流过某种液体表面.空气不溶于该液体中.SO2透过2mm厚静止的空气层扩散到液体表面,并立即溶于该液体中,相界面中SO2的分压可视为零.已知混合气中SO2组成为0.15(摩尔分数),SO2在空气中的分子扩散系数为0.115cm2/s.求SO2的分子扩散速率NA,Kmol/(mh)6解:此题属于单项扩散,求分子扩散速率可用公式: ,其中D,Z,T已知,P=101.33Kpa(2分)求气相主体中SO2分压PA,1=101.330.15=15.2KPa(1分)题给界面上SO2分压PA,2=0求PB,m气相主体中空气分压PB,1=P-PA,1=101.33-15.2=86.1KPa(1分).界面上空气分压PB,2=P-PA,2=101.33-0=101.33KPa(1分)空气的对数平均分压(2分)求NA.7. 在压强为101.33Kpa下, 用清水吸收含溶质A的混合气体,平衡关系服从亨利定律.在吸收塔某截面上,气相主体溶质A的分压为4.0Kpa,液相中溶质A的摩尔分数为0.01,相平衡常数m为0.84,气膜吸收分系数Ky为2.77610-5Kmol/(m2s);液膜吸收分系数Kx为3.8610-3Kmol/(m2s).求:气相总吸收系数KY,并分析该吸收过程控制因素;吸收塔截面上的吸收速率NA7. 求KY;分析控制因素 (2分)所以(1分)由计算知,气膜阻力1/Ky为3.602104(m2s)/Kmol,液膜阻力为2.77610-5(m2s)/Kmol,液膜阻力约占总阻力的0.7%,该吸收过程可视为气膜阻力控制.(2分)求NA.(1分)(1分)(1分)10. 用油吸收混合气体中的苯蒸气,混合气体中苯的摩尔分数为0.04,油中不含苯.吸收塔内操作压强为101.33Kpa,温度为30,吸收率为80%,操作条件下平衡关系为Y*=0.126X.混合气体量为1000Kmol/h,油用量为最少用量的1.5倍,求油的用量L,Kmol/h.(1分)Y2=Y1(1-A)=0.0417(1-0.80)=0.00834(1分)由题意知,X2=0,m=0.126.(1分)求V:因题给V混(1-y1)=1000(1-0.04)=960Kmol(惰气)/h(2分)(3分)(1分)12. 在一内径为0.8m,填料层高度为4m的吸收塔中,用清水吸收混合气中的溶质组分A.塔内操作压强为101.33Kpa,温度为20,混合气体积流量为1000m3/h,进塔气相中A的组成为0.05,出塔气相中A的组成为0.01(均为摩尔分数),吸收剂用量为96Kmol/h.操作条件下平衡关系为Y*=2X,求:吸收剂用量为最少用量的倍数;气相体积吸收总系数KGa,Kmol/(m3hKPa)2. 解:求吸收剂用量为最少用量的倍数L/Lmin.(1分)(1分)由题知:X2=0,m=2(0.5分)惰性气体摩尔流量(2分)Lmin=V(1分)L/Lmin=96/63.8=1.5(0.5分)求气相体积吸收总系数KGa(1分),已知Z=4m(2分)Y1=Y1-mx1=0.0526-20.0175=0.0176(1分)Y2=Y2-mx2=Y2=0.0101因KY,a=13. 在逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收混合气中溶质组分A.进塔气体中A的组分为0.03,出塔液相中A的组分为0.013(均为物质的量之比),吸收率为99%.操作压强为101.33Kpa,温度为27,操作条件下平衡关系为Y*=2X(X,Y为物质的量之比),已知单位塔截面上惰性气体流量为54Kmol/(m2h),气相体积吸收总系数KGa为0.95Kmol/(m3hKPa).求所需的填料层高度Z.解:由题意可知:Y1=0.03,X1=0.013,X2=0,m=2(1分)Y2=Y1(1-A)=0.03(1-0.99)=0.0003(1分)Y1=Y1-mx1=0.03-20.013=0.004(1分)Y2=Y2-mx2=Y2-0=0.0003(1.5分)(3分)Kya=KGaP=0.95101.33=96.26Kmol/(m3h)(1分)题给条件:(0.5分)Z=HOGNOG=(2分)14. 在常压逆流操作的填料吸收,用清水吸收空气-氨混合气体中的氨.混合气的质量流速为580Kg/(m2h).溶质组成为6%(体积),吸收率为99%,水的质量流速为770Kg/(m2h).操作条件下平衡关系为Y*=0.9X.若填料层高度为4m,要求用脱吸因数法求气相总传质单元数NOG;求气相总传质单元高度HOG解:用脱吸因数法求NOG,清水吸收x2=0(1分)Y2=Y1(1-A)=0.0638(1-0.99)=0.000638(1分)混合气的平均摩尔质量Mm=MAyA+MByB=29(1-0.06)+170.06=28.28Kg/Kmol(2分)惰气的摩尔流速(2分)清水的摩尔流速为:(1分)(2分)m(1分)17. 在逆流操作的填料吸收,用清水吸收焦炉气中的氨,氨的浓度为8g/标准m3,混合气体处理量为4500标准m3/h,吸收率为95%,吸收剂用量为最少用量的1.5倍.操作压强为101.33Kpa,温度为30,气液平衡关系为Y*=1.2X.气相总体积吸收系数Kya为0.06Kmol/(m3h),空塔气速为1.2m/s.求:用水量L Kg/h; 塔径D;填料层高度Z 解:求用水量L, 先求Lmin(2分)(1分)(1分)题意得:,M=1.2(0.5分)Kmol/s(2分)Kmol/s(2分)Kmol/s (0.5分)Kg/h(1分)求塔径D,已知u=1.2m/sm3/s(1分)m,算出的塔径还需按国家标准要求调整到D=1400mm=1.4m(2分)填料层高度Z. (1分)m2(1分)m(1分)(1分)(1分)21. 在逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收烟道气中的CO2,烟道气中的CO2含量为13%(体积),其余可视为空气.烟道气通过塔后,其中90%的CO2/1000gH2O.操作温度为20,压强为101.33Kpa,在操作条件下烟道气处理量为1000m3/h,气体空塔速度为0.2m/s.填料的比表面积为93m2/m3m假设填料被完全湿润.平衡关系为Y=1420X(操作条件下),液相吸收总系数Kx为115Kmol/(m2h)求:用水量Kg/h 塔径D,m吸收所需填料层高度Z,m解: 求用水量L. (1分)(1分),清水吸收X2=0(2分)Kmol/h(2分) Kmol/h(2分) Kmol/h(1分)求塔径D.,算出的塔径还需按国家标准要求园整到D=1400mm=1.4m. (2分)求填料层高度Z,题给填料全部润湿,则有(2分)(1分)(1分)(2分)(1分)(1分)22. 在逆流操作的填料吸收塔中, 直径为800mm,填料层高度为6m;操作温度为25,压强为101.33Kpa在操作条件下,每小时处理2000m3的混合气体含丙酮5%(体积),用清水为吸收剂.塔顶出口气体中含0.263%(体积)丙酮.每Kg塔底出口溶液中含丙酮61.2g.据以上所测得的数据来计算.气相总体积吸收系数Kya.每小时可回收多少Kg丙酮.解: 求气相总体积吸收系数Kya,x2=0(1分)(1分)(2分)Kmol/h(2分)(1分)(1分)(2分)求丙酮回收量GAGA=V(Y1-Y2)=77.71(0.0526-0.00264)=3.88Kmol/h=3.8858=225.0Kg/h(2分)