化工原理吸收习题及答案

13 在填料层高度为5m的常压填料塔内，用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分，气液逆流接触，液气比为1.5，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x，溶质回收率为90%。今若保持气液两相流量不变，而欲将回收率提高到95%，问填料层高应增加多少m？ 解：原工况下：

m1.2??0.8 LG1.5??mG?y1?mx2mG???mG?111mG?ln1?ln??ln1?? ????????mGmG1?L??L?y2?mx2L?L??1???L???1?L11??ln??1?0.8??0.8??5.15 1?0.8?1?0.9?NOG? ?HOG?H5??0.97m NOG5.15新工况下：

L,G不变,m不变,∴HOG不变, mG/L不变,η’=0.95

N?OG???mG?11mG?ln??1????mG??L?1??'L?1?L?? ?11??ln??1?0.8??0.8??7.84 1?0.8?1?0.95? 又L、G不变，m不变?HOG不变

??0.97?7.84?7.6m H??HOG?NOG填料层应增加的高度 ?H?7.6?5?2.6m

3

14 拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收废气中的氨气。废气流量为2500m/h（标准状

3

态），废气中氨的浓度为15g/m（以标准状态计），要求回收率不低于98%。若吸收剂用量为

3

3.6 m/h，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x，气相总传质单元高度为0.7m。试求：

(1)全塔气相平均吸收推动力；(2)所需填料层高度。

V2500??111.61kmol/h 22.422.43.6?1000?200kmol/h L?18解：(1) G? 摩尔分率 y1?1517?0.0198

100022.4 y2?y1?1????0.0198??1?98%??0.000396 x1?y1?y20.0198?0.000396?x2??0.0108 LG200111.61 ?y1?y1?mx 1?0.0198?1.2?0.0108?0.00684 ?y2?y2?mx2?0.000396?1.2?0?0.000396

?ym??y1??y20.00684?0.000396??0.00226 ?y10.00684lnln0.000396?y2 (2) NOG?y1?y20.0198?0.000396??8.59 ?ym0.00226 H?HOG?NOG?0.7?8.59?6.0m

15 流率为0.04kmol/(m?s)的空气混合气中含氨2%（体积%），拟用一逆流操作的填料吸收

塔回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为y = 1.2x，所用填料的气相总体积传质系数

3

Kya=0.052kmol/(m?s)，试求：

(1)液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）；(2)全塔平均推动力△y m；(3)填料层高度。 解：属于低浓气体吸收。

(1)y2?y1?1????2%??1?95%??0.001 ?2

y?y20.02?0.001?L???1.168 ??1y0.02G??min1?0.0004?x21.2mL?L??1.5???1.5?1.168?1.752 G?G?min

x1?y1?y20.02?0.001?x2??0.0004?0.0112 LG1.752 (2) ?y1?y1?mx 1?0.02?1.2?0.012?0.00656 ?y2?y2?mx2?0.001?1.2?0.0004?0.00052 ?ym??y1??y20.00656?0.00052??0.00238 ?y10.00656lnln0.00052?y2(3)NOG?HOG?y1?y20.02?0.001??7.98 ?ym0.00238G0.04??0.77m Kya0.052 H?HOG?NOG?0.77?7.98?6.1m

16 某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层高度为9m，平衡关系为y = 1.4x，现场测得气体进、出口浓度分别为y1=0.03，y2=0.002，液体出口浓度

x1=0.015（均为摩尔分率）。试求：

(1) 操作液气比L / G；（2）气相总传质单元高度HOG；（3）如果限定气体出口浓度

??0.0015，为此拟增加填料层高度，则在保持液气流率均不变的条件下应增加多y2少高度？

解：属低浓气体吸收 (1)

Ly1?y20.03?0.002???1.87 Gx1?00.015m1.4??0.749 (2)

LG1.87 NOG???mG?y1?mx2mG?1ln??1???? mG??L?y2?mx2L?1?L ? HOG?(3)

10.03??ln??1?0.749??0.749??6.0

1?0.749?0.002?H9??1.5m NOG6.0增加填料层高度，L,G不变,m不变,NOG不变,

mG不变则L

??mG?y1mG?1??NOGln??1????mG???L?y2L?1?L ?10.03??ln??1?0.749??0.749??6.98

1?0.749?0.0015???1.5?6.98?10.5m H??HOG?NOG 塔应加高?H?H??H?10.5?9?1.5m

17 在逆流操作的吸收塔内,用清水吸收氨-空气混合气中的氨,混合气进塔时氨的浓度y1=0.01(摩尔分率),吸收率90%,操作压力为100kpa,溶液为稀溶液,系统平衡关系服从拉乌尔定律,操作温度下,氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为90kpa。 试求：(1)溶液最大出口浓度;(2)最小液气比;

(3)当吸收剂用量为最小用量的2倍时,传质单元数为多少? (4)传质单元高度为0.5m时,填料层高为多少米?

解：系统服从拉乌尔定律 (1)y=(p°/p)x=90/100x=0.9x

x1e=y1/m=0.01/0.9=0.011 (2)(L /G )min =(y1-y2)/(y1/m)=mη=0.9×0.9=0.81 (3)(L/G )=2(L /G )min =2×0.81 =1.62

1/A=mG/L =0.9/1.62=0.556

y1/y2=1/(1-η)=10 NOG =1/(1-1/A)×ln[(1-1/A)y1/y2+1/A] =1/(1-0.556)×ln[(1-0.556)×10+0.556]=3.62 (4)H＝ＨOG×ＮOG＝0.5 ×3.62=1.81 m 18 某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中有害物质，若进塔气中含有害物质5%（体积%），

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要求吸收率为90%，气体流率为32 kmol/(m?h)，液体流率为24 kmol/(m?h)，此液体流率为最小流率的1.5 倍。如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度HL为0.44m，气

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相体积分传质系数kya=0.06kmol/(m?s)，该塔在常温下逆流等温操作。试求：(1)塔底排出液的组成；(2)所需填料层高度。 解：属于低浓气体吸收。

(1)y2?y1?1????0.05??1?90%??0.005 x1?y1?y20.05?0.005?x2??0?0.06 LG2432(2)

y?y2L?L??1.5???1.51

yG?G?min1?x2m240.05?0.005 ?1.5?0.0532?0m即

?m?0.556 故

1mG0.556?32???0.74 AL24 NOG??1?y11??ln?1????

1?Ay?2A???1?A110.05??ln??1?0.74??0.74??4.64 1?0.74?0.005? ? HG?323600G??0.148m kya0.06 HOG?HG?1HL?0.148?0.74?0.44?0.47m A H?HOG?NOG?0.47?4.64?2.2m

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