第五章 《吸收》.doc

第五章 吸收 气液平衡 1．向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO2气体，经充分接触后，测得水中的CO2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m3，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m3。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。 解： 查得30℃，水的 稀溶液： 2．在压力为101.3kPa的吸收器内用水吸收混合气中的氨，设混合气中氨的浓度为0.02（摩尔分数），试求所得氨水的最大物质的量浓度。已知操作温度20℃下的相平衡关系为。 解：混合气中氨的分压为 与混合气体中氨相平衡的液相浓度为 3．在压力为101.3kPa，温度30℃下，含CO220％（体积分数）空气-CO2混合气与水充分接触，试求液相中CO2的物质的量浓度。 解： 查得30℃下CO2在水中的亨利系数E为1.88×105kPa CO2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 4．含CO230％（体积分数）空气－CO2混合气，在压力为505kPa，温度25℃下，通入盛有1m3水的2 m3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m3时停止进气。经长时间后，将全部水溶液移至膨胀床中，并减压至20kPa，设CO2 大部分放出，求能最多获得CO2多少kg？。 设操作温度为25℃，CO2 在水中的平衡关系服从亨利定律，亨利系数E为1.66×105kPa。 解： （1） 气相失去的CO2物质的量＝液相获得的CO2物质的量 （2） （1）与（2）解得： 减压后： 稀溶液： 5．用清水逆流吸收混合气中的氨，进入常压吸收塔的气体含氨6％（体积），吸收后气体出口中含氨0.4％（体积），溶液出口浓度为0.012（摩尔比），操作条件下相平衡关系为。试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。 解： 塔顶： 塔底： 6．在操作条件25℃、101.3kPa下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO210％（体积分数）的CO2－空气混合气在一容器充分接触，试: （1）判断CO2的传质方向, 且用气相摩尔分数表示过程的推动力； （2））设压力增加到506.5kPa，CO2的传质方向如何，并用液相分数表示过程的推动力。 解： （1）查得25℃、101.3kPa下CO2－水系统的E＝166MPa 所以CO2的传质方向由液相向气相传递，解吸过程。 解吸过程的推动力为 （2）压力增加到506.5kPa时， 所以CO2的传质方向由气相向液相传递，吸收过程。 吸收过程的推动力为 由上述计算结果可以看出：当压力不太高时，提高操作压力，由于相平衡常数显著地提高，导致溶质在液相中的溶解度增加，故有利于吸收。 扩散与单相传质 7．某容器内装有2mm四氯化碳，在20℃的恒定温度下逐渐蒸发，通过近似不变的2mm静止空气层扩散到大气中，设静止的空气层以外的四氯化碳蒸气压为零，已知20℃、大气压为101.3kPa下，四氯化碳通过空气层的扩散系数为1.0×10－5m2/s。求容器内四氯化碳蒸干所需时间为多少小时？ 解： 查得20℃下四氯化碳饱和蒸气压为32.1kPa；密度为1540 kg/m3； 四氯化碳分子量MA＝154kg/kmol； 气相主体中空气（惰性组分）的分压 气液界面上的空气（惰性组分）的分压 四氯化碳的气化速率为 扩散速率为 定态传质时，四氯化碳的气化速率等于其在空气中的扩散速率，即 ＝ 8．在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇，已知某截面上的气、液两相组成为pA=5kPa，cA=2kmol/m3，设在一定的操作温度、压力下，甲醇在水中的溶解度系数H为0.5 kmol/(m3·kPa)，液相传质分系数为kL＝2×10－5m/s，气相传质分系数为kG＝1.55×10－5kmol/(m2·s ·kPa)。试求以分压表示吸收总推动力、总阻力、总传质速率、及液相阻力的分配。 解： 以分压表示吸收总推动力 总阻力 总传质速率 液相阻力的分配 由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。 9．对习题8的过程，若吸收温度降低，甲醇在水中的