第八章《吸收》答案fgdgddh.doc

8.1 在30，常压条件下，用吸收塔清水逆流吸收空气SO2混合气体中的SO2，已知气一液相平衡关系式为y*=47.87x，人塔混合气中SO2摩尔分数为0.05，出塔混合气SO2摩尔分数为0.002，出塔吸收液中每100 g含有SO2 0.356 g。试分别计算塔顶和塔底处的传质推动力，用、表示。8.2 在吸收塔中，用清水自上而下并流吸收混合气中的氨气。已知气体流量为l 000 m3/h(标准状态)，氨气的摩尔分数为0.01，塔内为常温常压，此条件下氨的相平衡关系为Y*= 0.93X，求： (1)用5 m3/h的清水吸收，氨气的最高吸收率； (2)用10 m3/h的清水吸收，氨气的最高吸收率；(3)用5 m3/h的含氨0.5(质量分数)的水吸收，氨气的最高吸收率。解：（1）气体的流量为 mol/s=12.4 mol/s流体的流量为 mol/s =77.2mol/s假设吸收在塔底达到平衡，则=12.4（0.01-），所以=0.0013所以最大吸收率为 （2）气体的流量为 mol/s=12.4 mol/s流体的流量为 假设吸收在塔低达到平衡，则1544（/0.93）=12.4(0.01-),所以=0.0007所以最大吸收轮率为 （3）吸收剂中氨的摩尔分数为假设吸收在塔低达到平衡，则，所以=0.0056所以最大吸收率为 8.3 吸收塔内某截面处气相组成为y=0.05，液相组成为x=0.01，两相的平衡关系为y*=2x，如果两相的传质系数分别为=1.2510-5 kmol/(m2s)，=1.2510-5kmol(m2s)，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。8.4 用吸收塔吸收空气中的S0。，条件为常压，30，相平衡常数为m-一267，在塔内某一截面上，气相中S0。分压为41 kPa，液相中S0。浓度为005 kmolm3，气相传质系数为kG一1510卅kmol(m2hkPa)，液相传质系数为k。=039 mh，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）社气-液相界面上的压力为PAi，浓度为CAi,忽略SO2的溶解，吸收液的总浓度为 C0=996/18kmol/m3=55.3 kmol/m3溶解度系数为H=kmol/(kPa.m3)=0.0204 kmol/(kPa.m3)在相界面上，气、液两相平衡，所以 cAi =0.024pAi又因为稳态传质过程，气、液相两相传质速率相等，所以kG(pA-pAi)= kL(cAi -cA) 所以 1.510-2(4.1- pAi)=0.39(cAi -0.05)由上两个方程，可以求得pAi =3.53kPa, cAi=0.072kmol/m3。（2）总气相传质系数 kG=kmol/(m2.h.kPa)=0.0052 kmol/(m2.h.kPa)总液相传质系数 kL= kG/H=0.0052/0.0204m./h=0.255m/h与水溶液平衡的气相平衡分压为 PA*=cA/H=0.05/0.0204 kPa = 2.45 kPa所以用分压差表示的总传质推动力为与气相组成平衡的溶液平衡浓度为用浓度差表示的总传质推动力为传质速率为 或c8. 5 101.3 kPa操作压力下，在某吸收截面上，含氨0.03摩尔分数的气体与氨浓度为1 kmol/m3的溶液发生吸收过程，已知气膜传质系数为=510-6 kmol/(m2skPa)，液膜传质系数为=1.5 10-4m/s，操作条件下的溶解度系数H=0.73 kmol(m2kPa)，试计算： (1)界面上两相的组成； (2)以分压差和摩尔浓度差表示的总传质推动力、总传质系数和传质速率； (3)分析传质阻力，判断是否适合采取化学吸收，如果采用酸溶液吸收，传质速率提高多少。假设发生瞬时不可逆反应。8.6 利用吸收分离两组分气体混合物，操作总压为310 kPa，气、液相传质系数分别为=3.7710-3kmol/(m2s)、k。=3.0610-4 kmol/(m2s)，气、液两相平衡符合亨利定律，关系式为=l.067104x(的单位为kPa)，计算： (1)总传质系数； (2)传质过程的阻力分析； (3)根据传质阻力分析，判断是否适合采取化学吸收，如果发生瞬时不可逆化学反应，传质速率会提高多少倍?解：（1）相平衡系数为 所以，以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 以气相摩尔分数为推动力的总传质系数为（2）以液相摩尔分数差为推动力的总传质阻力为其中液膜传质阻力为占传质阻力的99.7%气膜传质阻力为占传质阻力的0.3%，所以整个传质过程为液膜控制的传质过程。8.7 已知常压下，20时，CO2在水中的亨利系数为l.44105 kPa，并且已知以下两个反应的平衡常数 K1=2.510-3 kmol/m3 K2=1.710-4 kmol/m3 若平衡状态下气相中的CO2分压为l0 kPa，求水中溶解的CO2的浓度。 (CO2在水中的一级离解常数为K=4.310-7 kmol/m3，实际上包含了上述两个反应平衡，K=K1K2)8.8 在两个吸收塔a、b中用清水吸收某种气态污染物，气一液相平衡符合亨利定律。如下图所示，采用不同的流程，试定性地绘出各个流程相应的操作线和平衡线位置，并在图上标出流程图中各个浓度符号的位置。解：（略）8.9 用吸收法除去有害气体，已知操作条件下相平衡关系为=1.5x，混合气体初始含量为=0.1，吸收剂入塔浓度为=0.001，液气比为2。已知在逆流操作时，气体出口浓度为=0.005。如果操作条件不变，而改为并流操作，气体的出口含量是多少?逆流操作吸收的溶质是并流操作的多少倍? 假设总体积传质系数不变。8.10 用一个吸收塔吸收混合废气中的气态污染物A，已知A在气、液两相中的平衡关系为=x。气体入口浓度为=0.1，液体入口浓度为=0.01。 (1)如果要求吸收率达到80，求最小液气比；(2)气态污染物A的最大吸收率可以达到多少，此时液体出口的最大浓度为多少?解：（1）气相入口摩尔比为 液相入口摩尔比为 吸收率，所以 =0.022所以，最小液气比为 （2）假设吸收塔高度为无穷大，求A的最大吸收率当液气比为=m，操作线与平衡线重合气、液两相在塔顶和塔底都处在于平衡状态。吸收率为 此时液相出口浓度为 当液气比为=m，操作线与平衡线在塔顶点相交，即气相出口浓度和液相进口浓度平衡状态。吸收率为 此时液相出口浓度为 与相比，吸收率达到相同大小，但是液相出口浓度低。当液气比为m, 作线与平衡线在塔顶底相交，即气相进口浓度和液相出口浓度平衡状态。此时液相出口浓度为 吸收率为 与相比，液相出口浓度达到相同大小，但是吸收率要低。8.11 在逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合废气中的组分A，入塔气体溶质体积分数为0.01，已知操作条件下的相平衡关系为=x，吸收剂用量为习题88 图示最小用量的1.5倍，气相总传质单元高度为l.2 m，要求吸收率为80，求填料层的高度。8.12 用一个填料塔吸收空气中的某气态污染物，在其他条件不变的情况下，将吸收率从95提高到98，则吸收剂的用量增加多少倍? 假设过程为气膜控制吸收过程，吸收因子S=1.779。解：吸收剂用量的增加，会带来液相吸收系数的变化，题意中气膜控制吸收过程用意在已可以忽略液相吸收系数的变化对总传质系数的影响，而认为总传质系数不变。在清水吸收的条件下：吸收塔高度不变，吸收因子S=，假设吸收剂用量增加n倍，则吸收因子也会增加n倍。其中S=1.7