吸收过程练习题(4)

[19]今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为1000 m3·h-1,原料气中含甲醇100 g·m-3,吸收后的水中含甲醇量等于与进料气体相平衡时浓度的67% 。设在标准状态下操作,吸收平衡关系为Y*=1.15X,甲醇的回收率为98%,吸收系数KY =0.5 kmol·m-2·h-1,塔内填料的有效比表面积为190 m2·m-3,塔内气体的空塔速度为0.5 m·s-1,试求: (1) 水的用量,m3·h-1;(2) 塔径,m;(3) 填料层高度,m

答:(1) M(CH3OH)=32, Y1=X1*=

=0.07527,Y2= Y1 (1-) =0.07527×(1-0.98)=1.5054×10-3,

=41.52 kmol·h-1

==0.06545 X1=0.67X1*=0.67×0.06545=0.04385, FB =

= ==1.682 FC =1.682FB=1.682×41.52≈69.84 kmol·h-1

水的密度=1000 kg·m-3, 则qv （水）==1.3 m3·h-1;

(2) 塔截面S==0.556 m2, D==0.841 m (3)H0G==

=0.786 m, N0G = ln[()(1-)+] =

=8.86 H=H0G·N0G=0.786×8.86≈7.0 m。 [20]填料吸收塔的内径为900 mm,填料层高度为6 m,用清水逆流接触吸收空气中的丙酮。已知混合气中丙酮的摩尔分数为0.049,经吸收后要求塔顶排出的尾气中丙酮的摩尔分数不大于2.62×10-3,塔底排出每千克溶液中含丙酮不低于60 g。该吸收过程在101.3 kPa和25 ℃下进行,每小时处理气体量为2600 m3,气液相平衡关系式为Y*=2.0X,试求: 1.该吸收过程的气相体积吸收系数; 2.每小时可回收的丙酮量,kg

答:Y1 =

Y2 = X2=0 X1=

Y1 =Y1-Y1*=0.0515-0.0396=0.0119,

Y2 =Y2-Y2*=Y2-0

Y1 *=2.0X1 =2.0×0.0198=0.0396 Y2 *=0

=0.00263,

m

==

,

FB ==101 kmol·h

-1

KY a==211 kmol·m-3·h-1

G=FB (Y1-Y2)×MA=101×(0.0515-0.00263)×58=286 kg·h-1。 2有一填料层高度为8.0 m的吸收塔,用清水与混合气逆流接触，除去其中的有害组分A。在某操作条件下,测得组分A在气相中的摩尔比（比摩尔分数）进、出塔处分别为Y1=0.020,Y2=0.0040，而A在出塔液相中的摩尔比（比摩尔分数）X1=0.0080,相平衡常数m=1.5,试求: (1)该条件下,气相总传质单元高度,H0G; (2)

为使组分A在气相中的排放浓度降为Y2'=0.0020,而操作液气比、总传质系数及塔径等不变,填料层高度应改为多高? 答:(1)

1

=Y1 -mX1=0.020-1.5×0.008=0.0080

2

=Y2-mX2=0.0040-0=0.0040

m

===5.77×10-3 N0G===2.77 H0G===2.89 m

(2) 当Y2'=0.002时,

'1

==

'2

=2.0 X1 '=+X2=+0=0.0090

=Y1 -mX1'=0.020-1.5×0.009=0.0065 =Y2'-mX2=0.002-0=0.0020

' ==3.82×10-3，N0G'===4.7 m =

H'=H0G·N0G'=2.98×4.7=14 m [22]在101.3 kPa和20 ℃下,二氧化硫与空气混合气和二氧化硫水溶液之间的平衡关系遵循亨利定律,且已知亨利常数E=3.55×103 kPa。当水溶液中二氧化硫的质量分数为0.025时,试求: (1) 气相中二氧化硫的平衡分压pA*,Pa; (2) 气相中二氧化硫的平衡浓度yA*,摩尔分数。

答:(1)xA===7.16×10-3；pA*=ExA=3.55×103×7.16×10-3=25.4 kPa (2) yA=pA*／p=25.4／101.3=0.25。

[23]已知20 ℃时,SO2水溶液的亨利常数E=3.55×103 kPa,试求20 ℃时,与二氧化硫质量分数为0.030的水溶液成平衡的气相中SO2的分压。 答:M(SO2)=64 ,M(H2O)=18 x= =0.00862 p*=E·x=3.55×103×0.00862=31 kPa。

[24]由矿石焙烧炉送出来的气体冷却到20 ℃后,再送入逆流操作的填料吸收塔中,用清水洗涤以除去其中的SO2。已知,在平均操作压强为101.3 kPa下,气、液两相的平衡关系式为Y*=30 X。在操作条件下,每小时进塔的炉气体积为1000 m3,其中含SO2的体积分数为0.090,其余为惰性气体。若要求SO2的回收率为90%,吸收剂用量为最小用量的1.2倍,试计算: (1) 吸收剂的质量流量; (2) 溶液出口浓度; (3) 实际操作液气比。 答:气体进塔浓度Y1=惰性气体摩尔流量FB =

=0.099,气体出塔浓度Y2=0.099×(1-0.9)=0.0099,液体进塔浓度x2=0

=37.9 kmol·h-1,与成平衡的液相组成X1*=

=0.0033

吸收剂最小用量(FC)min=

3

-1

==1.02×10 kmol·h

(1) 实际吸收剂用量FC =1.2(FC)min=1.23×103 kmol·h-1, qm,C =1.23×103×18=1.22×104 kg·h-1

(2) 溶液浓度FB (Y1-Y2)=FC (X1-X2) ,X1==

(3) 液气比==32。

[25]在吸收塔中用清水逆流接触吸收丙酮-—空气混合气体中的丙酮。已知入塔混合气中含丙酮的体积分数为0.060, 出口溶液中丙酮的摩尔分数为0.0305,混合气体积流量为1.82×103 m3(标准)·h-1,物系的平衡关系式为Y*=1.68 X,若要求吸收率达97%时,试问: (1) 水的最小用量为每小时多少千克？ (2) 实际用水量为最小用量的多少倍? 答: (1) Y1 =

Y2 =(1-0.97)Y1 =(1-0.97)×6.38×10-2=1.91×10-3

X2 =0 X1 *= , ()min==

(qm,C )min=(FC )min×MC =1.63×FB ×MC=1.63×qV,0 (1-y1)／22.4×MC =1.63×1.82×103(1-0.06)／22.4×18=2.24×103 kg·h-1

(2) FB (Y1 -Y2 )=FC (X1 -X2 )

FC ===155 kmol·h-1

qm,C =FC ×MC =155×18=2.79×103 kg·h-1, =≈1.25

[26]在一个填料塔内,用清水吸收氨—空气混合气中的氨。混合气中NH3的分压为1.44×103 Pa,经处理后降为1.44×102 Pa,入塔混合气体的体积流量为1000 m3(标准)·h-1。塔内操作条件为20 ℃,1.01×105 Pa时,该物系的平衡关系式为Y*=2.74 X,试求: (1) 该操作条件下的最小液气比; (2) 当吸收剂用量为最小用量的1.5倍时,吸收剂的实际质量流量; (3) 在实际液气比下, 出口溶液中氨的摩尔比(比摩尔分数)。 答:(1)y1 =

X2 =0, X1 *=

=1.43×10-2, Y1 =

=

=1.45×10-2 ,y2 =

)min=

=

=1.43×10-3,Y2 =

=1.43×10-3

=5.29×10-3, (=2.47

(2) =1.5× ()min=1.5×2.47=3.71

FC =3.71FB =3.71×qV,0 (1-y1)／22.4=3.71×1000×(1-1.43×10-2)／22.4=163 kmol·h-1 qm,C =FC ×MC =163×18=2.93×103 kg·h-1

(3)由FB (Y1 -Y2 )=FC (X1 -X2 )得X1 =

+X2=+0=3.52×10-3

[27]在总压为3.022×105 Pa(绝压)和温度为20 ℃下, 氨的摩尔分数为3.00×10-2的稀氨水,其上方气相平衡分压为2.499×103 Pa,在此状况下平衡关系服从亨利定律,试求亨利常数E、溶解度常数H和相平衡常数m的数值。（稀氨水的密度可近似取为1000 kg·m-3 。） 答:E=

=

=8.33×104 Pa , H=

=

=6.88

×10-1 mol·m-3·Pa-1 m===0.276。 [28]在一个填料吸收塔内,用清水吸收空气中的甲醇。混合气中含甲醇的体积分数为0.080,在操作压强为101.3 kPa ,温度为25 ℃时,其平衡关系式为Y*=1.24 X,用水量为最小用水量的1.4倍,以摩尔比差表示推动力的气相吸收总系数KY=2.28×10-4 kmol·m-2·s-1。填料层高度为6 m,所用填料的比表面积a=190 m2·m-3,若处理混合气体的量为15000 m3(标准) ·h-1,吸收率为95%,试计算: (1) 水的质量流量; (2) 吸收液出口浓度; (3) 吸收塔的直径。 答:(1) Y1 =

X1 *=

=

=7.0×10-2 (

= …… 此处隐藏：2604字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……