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 y2 mx2L L 1 L 1 L

11 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

314 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

33.6 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 22.422.4

3.6 1000 200kmol/h L 18解：(1) G

摩尔分率 y1 0.0198 22.4

y2 y1 1 0.0198 1 98% 0.000396 x1 y1 y20.0198 0.000396 x2 0.0108 G.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

3Kya=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 2y y20.02 0.001 L 1.168 1

y0.02G min1 0.0004 x21.2m

L L 1.5 1.5 1.168 1.752 G G min

x1 y1 y20.02 0.001 x2 0.0004 0.0112 L1.752

(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 00.015

m1.4 0.749 (2) G1.87

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%），

22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

3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 G(2)y y2L L 1.5 1.51 yG G min1 x2m

240.05 0.005 1.5 32 0m即

m 0.556

故 1mG0.556 32 0.74 AL24

NOG 1 y11 ln 1 1 Ay 2A 1 A1

10.05 ln 1 0.74 0.74 4.64 1 0.74 0.005

HG G 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