第五章 吸收作业.doc

第五章 吸收作业
2012-11-26
【5-10】 如习题5-10附图所示，在一细金属管中的水保持25℃，在管的上口有大量干空气（温度25℃，总压101.325）流过，管中的水汽化后在管中的空气中扩散，扩散距离为100mm。试计算在稳定状态下的汽化速率。
习题5-10附图
解: 查表得: 25℃时，水的饱和蒸汽压
水在空气中的分子扩散系数

扩散距离为

∵ ；

∴

【5-15】 在一吸收塔中，用清水在总压0.1MPa、温度20℃条件下吸收混合气体中的CO2，将其组成从2%降至0.1%(摩尔分数)。20℃时CO2水溶液的亨利系数E=144MPa。吸收剂用量为最小用量的1.2倍。试求：(1)液-气比及溶液出口组成X1；(2)总压改为1MPa时的及X1。
解：(1) 依题意得：
总压P=0.1MPa, y1=2%, y2=0.1%, X2=0
摩尔比Y1===0.02041，Y2
m==144/0.1=1440
最小液气比===1369
=1.2=1.2=1643
X1= X2+( Y1 -Y2)=0+=1.18
(2)当总压P=1MPa时，m，==144/1=144
=＝=136.9
=1.2=1.2136.9=164.3
X1= X2+( Y1 -Y2)=0+=1.18
从上述结果可知，总压从0.1MPa增大到1MPa，溶液出口组成从1.18增加到1.18
【5-18】 气体混合物中溶质的组成 (摩尔比)，要在吸收塔中用吸收剂回收。气液相平衡关系为。试求：
（1）下列3种情况下的液相出口组成与气相总传质单元数（利用图5-23）并进行比较，用推动力分析的改变(3种情况的溶质回收率均为99％)。
①入塔液体为纯吸收剂，液-气比；
②入塔液体为纯吸收剂，液-气比；
③入塔液体中含溶质的组成（摩尔比)，液-气比。
(2) 入塔液体为纯吸收剂，液-气比，溶质的回收率最大可达多少？
解：依题意得
（1）求液相出口组成与气相总传质单元数
①

∵
∴

②

③

所以三种情况下的推动力与液相出口组成和气相总传质单元数的关系如下表所示。
序号
入塔液体
液-气比

气相推动力

1

2

0.0396
7.84
2

1.2

0.0238
17.14
3

1.2

0.0238
21.13
（2）求溶质的最大回收率

气体达到平衡时：

【5-19】 某厂有一填料塔，直径880mm，填料层高6m，所用填料为50mm瓷拉西环，乱堆。每小时处理2000混合气(体积按25℃与101.325计)，其中含丙酮摩尔分数为5%。用清水作吸收剂。塔顶送出的废气含丙酮摩尔分数为0.263％。塔底送出来的溶液，每千克含丙酮61.2g。根据上述测试数据，计算气相体积总传质系数。操作条件下的平衡关系为。
上述情况下，每小时可回收多少千克丙酮，若把填料层加高3m，可以多回收多少丙酮?
解： 依题意得
塔横截面积
惰性气体流量

丙酮的摩尔质量
25℃时水的密度，摩尔质量

∵　
∴　
此时，每小时可回收丙酮的量q为

若把填料层加高3m，由于不变，传质单元数增加。
∵
∴

回收率
原回收率
可多回收丙酮的量为：

【5-22】有一逆流操作的吸收塔，其塔径及填料层高度各为定值。用清水吸收某混合气体中的溶质。若混合气体流量G、吸收剂清水流量L及操作温度与压力分别保持不变，而使进口混合气体中的溶质组成Y1增大。试问气相总传质单元数NOG、混合气体出口组成Y2、吸收液组成X1及溶质的吸收率将如何变化，并画出操作线示意图。
解：
=
(1) Y1↑, Y2 不变--à NOG↑
(2) Y1↑, Y2↑（当吸收是未达到平衡时的吸收时）
(3) Y1 ↑, X1↑（当吸收是未达到平衡时的吸收时）
(4) Y1 ↑, 吸收率↑()(y2小于等于y1的增加)

X
Y1
Y2
X1
X2
A
B
Y