化工原理吸收习题及答案.docx

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

m

LG?1.5

LG

?0.8

1 ?? mG? y ?mx

mG? 1 ?? mG? 1

mG?

N ? ln??1? ?ln1 2?

?? ln??1?

?? ?? ?

2

2

OG 1?mG

L

?? L ? y

mx

2

L ? 1?mG ??

L

L ?1?? L ?

? 1 ln??1?0.8? 1 ?0.8??5.15

1?0.8 ?? 1?0.9 ??

H 5

H ?

OG N

OG

?5.15?0.97m

新工况下：

L,G不变,m不变,∴H不变,mG/L不变,η’=0.95

OG

OG???N? ? 1 ln??1

OG

?

??

mG? 1 ?mG?

1?mG ?

L

?

? ??L ?1??

? ?

?

? 1 ln??1?0.8? 1 ?0.8??7.84

1?0.8 ?? 1?0.95 ??

又L、G不变，m不变?H 不变

OG

H??H

OG

N? ?0.97?7.84?7.6m

OG

填料层应增加的高度 ?H?7.6?5?2.6m

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2500m3/h（标准状态），废气中氨的浓度为15g/m3（以标准状态计），要求回收率不低于98%。若吸收剂用量为

m3/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。

V 2500

解：(1)G?

?

22.4

22.4

?111.61kmol/h

3.6?1000

L? 18

?200kmol/h

1517100022.4摩尔分率 y

1517

100022.4

?0.0198

y ?y

2 1

?1????0.0198??1?98%??0.000396

yx ? 1?y2?x

y

?0.0198?0.000396?0.0108

1 LG 2

200111.61

?y ?y

1 1

mx

1

?0.0198?1.2?0.0108?0.00684

?y ?y ?mx ?0.000396?1.2?0?0.000396

2 2 2

?y ?

m

?y ??y

1?y

1

?y

ln 1

?y

2

?yy ?

?y

?0.00684?0.000396?0.00226ln0.00684

0.000396

0.0198?0.000396

(2)N ?

OG

1 2? 0.00226 ?8.59

m

H?H ?N

OG OG

?0.7?8.59?6.0m

流率为0.04kmol/(m2?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

Ka=0.052kmol/(m3?s)，试求：

y

液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）；(2)全塔平均推动力△y；(3)填料层高度。

m

解：属于低浓气体吸收。

(1)y ?y?1????2%??1?95%??0.001

2 1

?L?

y ?y

0.02?0.001

? ? ?1 2? ?1.168

?G?

y 0.02

min 1

m

?x2 1.2

?0.0004

? ?L?1.5?L? ?1.5?1.168?

? ?

G ?G?min

2y ?y 0.02?0.001

2

x ?1 2

1 LG

?x ? 1.752 ?0.0004?0.0112

?y

1

?y ?mx

1 1

?0.02?1.2?0.012?0.00656

?y ?y ?mx ?0.001?1.2?0.0004?0.00052

2 2 2

?y ?

m

?y ??y

1?y

1

?y

ln 1

?y

2

?0.00656?0.000