题目
第六单元 吸 收6-1. 总压为、温度为20℃时,1000kg水中溶解15kg NH,此时溶液上方气相中NH的平衡分压为。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。解:首先将此气液相组成换算为y与x。NH的摩尔质量为17kg/kmol,溶液的量为15kg NH与1000kg水之和。故E=P·m=×=或 kPa溶剂水的密度ρ=1000kg/m,摩尔质量M=18kg/kmolkmol/(ms·kPa)或:kmol/m所以 kmol/(m3·kPa)本题要求掌握亨利定律及亨利系数(E、H、m)之间的互相关系。6-2.已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律,亨利系数E为 大气压,溶质A的分压为大气压的混合气体分别与三种溶液接触:①溶质A浓度为 的水溶液;②溶质A浓度为 的水溶液;③溶质A浓度为 的水溶液。试求1)上述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。2)若吸收压力提高至3atm,再计算③的传质方向。解: 1) E=×104atm,p=,P=1atm,y=p/P=① ∴ ∴ ∴平衡② ∴ ∴ ∴气相转移至液相③ ∴ ∴ ∴液相转移至气相2) P=3atm y= E=×10atm∴m=E/P=×104x4=x=×10∴ ∴ ∴气相转移至液相说明:利用吸收相平衡关系可判断传质过程进行的方向;计算传质过程的推动力和吸收过程可达到的极限。低温高压有利于吸收。6-3. 在常压逆流吸收塔中,用纯吸收剂吸收混合气中的溶质组分.进塔气体中溶质组分为%(体积),吸收率为90%;出塔液相组成为(摩尔分数),操作条件下平衡关系为Y*=。求:1)塔顶气相传质推动力;2)塔底气传质推动力;3)全塔平均推动力。解:1)y==%出塔气相组成Y=Y(1-φ)=×()=进塔液相组成x2=0. m=塔顶气相推动力:ΔY2=Y-Y*=Y-mX==2)出塔液相组成:塔底气相推动力:ΔY=Y-Y*=Y-mX=)全塔气相平均推动力ΔY本题要求掌握吸收过程传质推动力的计算。6-4.某传质过程的总压为300 ,吸收过程传质系数分别为 、 ,气液相平衡关系符合亨利定律,亨利系数E为 ,试求:1)吸收过程传质总系数 和 ;2)液相中的传质阻力为气相的多少倍。解:1)E = ×103kPa,P = 300kPa, ∴Ky = ∴K=2)本题目要求掌握吸收传质系数的计算及相互关系。6-5.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/(m·h).溶质组成为6%(体积),吸收率为99%,水的质量流速为770Kg/(m2·h).操作条件下平衡关系为Y*=.若填料层高度为4m。求:1)气相总传质单元数N2;2)气相总传质单元高度HOG解:1)清水吸收x=0Y=Y(1-φ)=×=混合气的平均摩尔质量:Mm=My+My=29×+17×=Kmol惰气的摩尔流速清水的摩尔流速为: m本题是吸收过程的基本计算,要求能熟练掌握传质单元数和传质单元高度的计算。6.6.在一逆流操作的填料塔中,用循环溶剂吸收气体混合物中溶质。气体入塔组成为(摩尔比,下同),液气比为,操作条件下气液平衡关系为Y=。若循环溶剂组成为,则出塔气体组成为,现因脱吸不良,循环溶剂组成变为,试求此时出塔气体组成。解:两种工况下,仅吸收剂初始组成不同,但因填料层高度一定,H不变,故N也相同。由原工况下求得N后,即可求算出新工况下出塔气体组成。原工况(即脱吸塔正常操作)下:吸收液出口组成由物料衡算求得:吸收过程平均推动力和N为:ΔYOG=Y-mX=-×=ΔY1=Y1-mX1=-×=新工况(即脱吸塔不正常)下;设此时出塔气相组成为Y′,出塔液相组成为X′,入塔液相组成为X′,则吸收塔物料衡算可得:
第六单元 吸 收6-
1. 总压为、温度为20℃时,1000kg水中溶解15kg NH,此时溶液上方气相中NH的平衡分压为。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。解:首先将此气液相组成换算为y与x。NH的摩尔质量为17kg/kmol,溶液的量为15kg NH与1000kg水之和。故E=P·m=×=或 kPa溶剂水的密度ρ=1000kg/m,摩尔质量M=18kg/kmolkmol/(ms·kPa)或:kmol/m所以 kmol/(m3·kPa)本题要求掌握亨利定律及亨利系数(E、H、m)之间的互相关系。6-
2.已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律,亨利系数E为 大气压,溶质A的分压为大气压的混合气体分别与三种溶液接触:①溶质A浓度为 的水溶液;②溶质A浓度为 的水溶液;③溶质A浓度为 的水溶液。试求1)上述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。2)若吸收压力提高至3atm,再计算③的传质方向。解: 1) E=×104atm,p=,P=1atm,y=p/P=① ∴ ∴ ∴平衡② ∴ ∴ ∴气相转移至液相③ ∴ ∴ ∴液相转移至气相2) P=3atm y= E=×10atm∴m=E/P=×104x4=x=×10∴ ∴ ∴气相转移至液相说明:利用吸收相平衡关系可判断传质过程进行的方向;计算传质过程的推动力和吸收过程可达到的极限。低温高压有利于吸收。6-
3. 在常压逆流吸收塔中,用纯吸收剂吸收混合气中的溶质组分.进塔气体中溶质组分为%(体积),吸收率为90%;出塔液相组成为(摩尔分数),操作条件下平衡关系为Y*=。求:1)塔顶气相传质推动力;2)塔底气传质推动力;3)全塔平均推动力。解:1)y==%出塔气相组成Y=Y(1-φ)=×()=进塔液相组成x2=
0. m=塔顶气相推动力:ΔY2=Y-Y*=Y-mX==2)出塔液相组成:塔底气相推动力:ΔY=Y-Y*=Y-mX=)全塔气相平均推动力ΔY本题要求掌握吸收过程传质推动力的计算。6-
4.某传质过程的总压为300 ,吸收过程传质系数分别为 、 ,气液相平衡关系符合亨利定律,亨利系数E为 ,试求:1)吸收过程传质总系数 和 ;2)液相中的传质阻力为气相的多少倍。解:1)E = ×103kPa,P = 300kPa, ∴Ky = ∴K=2)本题目要求掌握吸收传质系数的计算及相互关系。6-
5.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/(m·h).溶质组成为6%(体积),吸收率为99%,水的质量流速为770Kg/(m2·h).操作条件下平衡关系为Y*=.若填料层高度为4m。求:1)气相总传质单元数N2;2)气相总传质单元高度HOG解:1)清水吸收x=0Y=Y(1-φ)=×=混合气的平均摩尔质量:Mm=My+My=29×+17×=Kmol惰气的摩尔流速清水的摩尔流速为: m本题是吸收过程的基本计算,要求能熟练掌握传质单元数和传质单元高度的计算。
6.6.在一逆流操作的填料塔中,用循环溶剂吸收气体混合物中溶质。气体入塔组成为(摩尔比,下同),液气比为,操作条件下气液平衡关系为Y=。若循环溶剂组成为,则出塔气体组成为,现因脱吸不良,循环溶剂组成变为,试求此时出塔气体组成。解:两种工况下,仅吸收剂初始组成不同,但因填料层高度一定,H不变,故N也相同。由原工况下求得N后,即可求算出新工况下出塔气体组成。原工况(即脱吸塔正常操作)下:吸收液出口组成由物料衡算求得:吸收过程平均推动力和N为:ΔYOG=Y-mX=-×=ΔY1=Y1-mX1=-×=新工况(即脱吸塔不正常)下;设此时出塔气相组成为Y′,出塔液相组成为X′,入塔液相组成为X′,则吸收塔物料衡算可得:
1. 总压为、温度为20℃时,1000kg水中溶解15kg NH,此时溶液上方气相中NH的平衡分压为。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。解:首先将此气液相组成换算为y与x。NH的摩尔质量为17kg/kmol,溶液的量为15kg NH与1000kg水之和。故E=P·m=×=或 kPa溶剂水的密度ρ=1000kg/m,摩尔质量M=18kg/kmolkmol/(ms·kPa)或:kmol/m所以 kmol/(m3·kPa)本题要求掌握亨利定律及亨利系数(E、H、m)之间的互相关系。6-
2.已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律,亨利系数E为 大气压,溶质A的分压为大气压的混合气体分别与三种溶液接触:①溶质A浓度为 的水溶液;②溶质A浓度为 的水溶液;③溶质A浓度为 的水溶液。试求1)上述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。2)若吸收压力提高至3atm,再计算③的传质方向。解: 1) E=×104atm,p=,P=1atm,y=p/P=① ∴ ∴ ∴平衡② ∴ ∴ ∴气相转移至液相③ ∴ ∴ ∴液相转移至气相2) P=3atm y= E=×10atm∴m=E/P=×104x4=x=×10∴ ∴ ∴气相转移至液相说明:利用吸收相平衡关系可判断传质过程进行的方向;计算传质过程的推动力和吸收过程可达到的极限。低温高压有利于吸收。6-
3. 在常压逆流吸收塔中,用纯吸收剂吸收混合气中的溶质组分.进塔气体中溶质组分为%(体积),吸收率为90%;出塔液相组成为(摩尔分数),操作条件下平衡关系为Y*=。求:1)塔顶气相传质推动力;2)塔底气传质推动力;3)全塔平均推动力。解:1)y==%出塔气相组成Y=Y(1-φ)=×()=进塔液相组成x2=
0. m=塔顶气相推动力:ΔY2=Y-Y*=Y-mX==2)出塔液相组成:塔底气相推动力:ΔY=Y-Y*=Y-mX=)全塔气相平均推动力ΔY本题要求掌握吸收过程传质推动力的计算。6-
4.某传质过程的总压为300 ,吸收过程传质系数分别为 、 ,气液相平衡关系符合亨利定律,亨利系数E为 ,试求:1)吸收过程传质总系数 和 ;2)液相中的传质阻力为气相的多少倍。解:1)E = ×103kPa,P = 300kPa, ∴Ky = ∴K=2)本题目要求掌握吸收传质系数的计算及相互关系。6-
5.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/(m·h).溶质组成为6%(体积),吸收率为99%,水的质量流速为770Kg/(m2·h).操作条件下平衡关系为Y*=.若填料层高度为4m。求:1)气相总传质单元数N2;2)气相总传质单元高度HOG解:1)清水吸收x=0Y=Y(1-φ)=×=混合气的平均摩尔质量:Mm=My+My=29×+17×=Kmol惰气的摩尔流速清水的摩尔流速为: m本题是吸收过程的基本计算,要求能熟练掌握传质单元数和传质单元高度的计算。
6.6.在一逆流操作的填料塔中,用循环溶剂吸收气体混合物中溶质。气体入塔组成为(摩尔比,下同),液气比为,操作条件下气液平衡关系为Y=。若循环溶剂组成为,则出塔气体组成为,现因脱吸不良,循环溶剂组成变为,试求此时出塔气体组成。解:两种工况下,仅吸收剂初始组成不同,但因填料层高度一定,H不变,故N也相同。由原工况下求得N后,即可求算出新工况下出塔气体组成。原工况(即脱吸塔正常操作)下:吸收液出口组成由物料衡算求得:吸收过程平均推动力和N为:ΔYOG=Y-mX=-×=ΔY1=Y1-mX1=-×=新工况(即脱吸塔不正常)下;设此时出塔气相组成为Y′,出塔液相组成为X′,入塔液相组成为X′,则吸收塔物料衡算可得:
题目解答
答案
说明 ：计算结果表明，当吸收－脱吸联合操作时，脱吸操作不正常，使吸收剂初始浓度升高，导致吸收塔平均推动力下降，分离效果变差，出塔气体浓度升高。 6-7 解： 说明： 对一定高度的填料塔，在其它条件不变下，采用新型填料，即可提高 K Y a ，减小传质阻力，从而提高分离效果。 6-8 解： 说明 ：工业上提高吸收率，降低出口气体浓度的具体措施可以从吸收过程的设计方面入手，如增加塔高、改换吸收剂及改用性能良好的填料。另外一方面从吸收操作方面入手降低气体出口浓度更为方便，如降低吸收温度、提高吸收压力、适度增大吸收剂用量，若非清水为吸收剂，还可降低吸收剂入口浓度。