吸收过程练习题(6)

(2) 当操作压力变为202.6 kPa时, m2==0.71×10

3

y1*=m2x1=0.71×103×0.4×10-4=0.0284， (y1-y1*)'=0.06-0.0284=0.0316

(3) 当操作压强增加1倍时,塔底推动力增加的倍数 =8.9 倍

[33]气体混合物中溶质的组成为Y1=0.02,气液相平衡关系为Y*=1.0 X,(Y, X均为摩尔比),用纯溶剂逆流吸收。试求: (1) 当液气比FC/FB =2.0,传质单元数N0G=8时,吸收率=? (2) 液气比为0.9,吸收率最大可达多少?

答:(1) N0G=， 8=， Y2=1.85×10-4

===99.1%

(2) 因为

max

max

=0.9=90% 。

[34]拟用逆流操作的吸收塔,在常压下用清水吸收空气中的CO2。若塔底进入的混合气体中含CO2的体积分

数为0.060和塔底出口溶液含CO2的摩尔分数为4.0×10-5，且要求两者均保持不变,当操作温度由20 ℃

5

改为10 ℃时,塔底的传质推动力(y1-y1*)将有何变化? (已知:20 ℃时体系的亨利常数E20 ℃=1.44×10kPa;10 ℃时体系的亨利常数E10 ℃=1.05×105 kPa。)

答:(1) 20℃时,相平衡常数m==1.42×103， y1*=mx1=1.42×103×4×10-5=0.0568 则,塔底传质推动力(y1-y1*)20℃=0.060-0.0568=0.0032

=1.04×103， y1*=mx1=1.04×103×4×10-5=0.0416

(2) 10℃时,m=

则塔底传质推动力(y1-y1*)10℃=0.060-0.0416=0.0184 (3) (y1-y1*)10℃／(y1-y1*)20℃=0.0184／0.0032=5.8 倍

[35]拟在内径为1.4 m的填料塔中,用清水吸收焦炉煤气中的氨。每小时处理煤气量为5800 m3(标准),煤气中氨的体积分数为0.038,要求回收氨98% 。在操作条件下,氨-水物系的相平衡关系式为Y*=1.2 X(Y, X

-3-1

均为摩尔比),气相体积吸收总系数KY a=41.67 mol·m·s。若吸收剂用量为最小用量的1.6倍,试求: (1)吸收剂用量,kg·h-1 ; (2)填料层高度,m。 答:(1) Y1 =

=

=0.0395 y2 =y1 (1-)=0.03955×(1-0.98)=7.9×10-4

FB =

(1-y1)=(1-0.038)=249 kmol·h-1， ()min===1.18

FC =1.6()min·FB =1.6×1.18×249=470 kmol·h qm,C=470×18=8.5×10 kg·h

-13-1

(2) H=H0G·N0G ， H0G===1.08 m (式中KYa=41.67 mol·m-3·s-1=150 kmol·m-3·h-1)

N0G=， 式中：Y1*=1.2X1=1.2(Y1-Y2)=×1.2=0.0246 Y2*=1.2X2=1.2×0=0

m

== =4.8×10-3

N0G===8.0 因此可得：H=1.08×8.0=8.6 m

[36]拟设计一个填料吸收塔,在常压下用清水除去某气体中的有害组分A。每小时的处理量为5490 m3(标准),入塔气体中组分A的体积分数为0.020,要求出塔气体中组分A的体积分数小于0.00040。在操作条件下,物系的相平衡常数m=2.5,选用操作液气比为最小液气比的1.5倍。由相关计算得到该塔的传质单元高度H0G=1.13 m时,试求: (1) 所需的填料层高度,m; (2) 吸收剂(水)的实际耗用量,kg·h-1 。 答:(1) 填料层高度H: Y1 ==2.04×10-2 , Y2 ==4.00×10-4

FB =qV,0 (1-y1)／22.4=5490×(1-0.020)／22.4=240 kmol·h-1

=1.5× ()min=1.5=1.5=3.68

X1 =+X2==5.43×10-3，

1

=Y1 -mX1=2.04×10-2-2.5×5.43×10-3=6.83×10-3

2

=Y2-mX2=4.00×10-4-0=4.00×10-4，

m

===2.27×10-3

H=H0G·N0G=H0G·=1.13≈10 m

(2) 吸收剂用量qm,C ： qm,C =FB × ()×MC =240×3.68×18=1.59×104 kg·h-1。

[37]用清水逆流吸收某一组分,已知混合气离塔时浓度为0.0040 mol·mol-1 (惰气) ,溶液出口浓度为0.012 mol·mol-1 (H2O)。该系统的平衡关系为Y*=2.52 X,塔底以气相浓度差表示的推动力为0.0298,试求该混合气进塔气体浓度及以气相浓度差表示的塔顶推动力。

答:Y1*=2.52X1=2.52×0.012=0.0302 Y1 =Y1-Y1* Y1=Y1+Y1*=0.0298+0.0302≈0.060

Y2 =Y2-Y2*=0.0040-2.52×0=0.0040。

[38]在逆流操作的吸收塔中,用清水吸收分离焦炉气中的氨气。焦炉气中氨含量为1.00×10-2 kg·m-3,焦炉气的处理量为5000 m3（标准）·h-1,回收率不低于95%,清水的用量为最小用量的1.5倍,在常压和30 ℃下操作,气液平衡关系为Y*=1.2 X,试计算实际需用吸收剂的质量流量及吸收液的组成。 答: FA =1.00×10-2×5000×Y1=

=2.94 kmol·h-1 ， FV =

=223 kmol·h-1 ，FB =223-2.94=220 kmol·h-1

)min=

，

=0.0134，Y2=0.0134×(1-95%)=0.000668 X2=0 (

FC =1.5(FC )min=1.5 FB ， FC =1.5×220×≈376 kmol·h-1

qm,C =FC × MC =376×18=6.77×103 kg·h-1，X1 =+X2==7.45×10-3。

[39]从石油蒸馏塔塔顶排出的气体中含有体积分数为0.020的H2S,其余为碳氢化合物。在一个逆流操作的吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收H2S,要求吸收率不低于97% 。在操作条件下,气液两相平衡关系为Y*=2.0 X(Y, X为摩尔比)。进塔吸收剂中不含H2S,出塔液体中H2S的摩尔比为0.010。已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体的量为0.014 kmol·m-2·s-1。气相体积吸收总系数KY a为0.04 kmol·m-3·s-1。请用对数平均推动力法求取所需填料层高度。

答:填料层高度: H=H0G·N0G=· 已知：Y1=

-4

(1-)=0.0213(1-0.97)=6.4×10 X1=0.010 X2=0 Y1*=2.0X1=2.0×0.010=0.020

=0.0213 Y2=Y1

Y2 =Y2-Y2*=6.40×10-4

Y1 =Y1-Y1*=0.0214-0.020=0.0014

m

===0.00097，又知：=0.014 kmol·m-2·s-1

因此可得： H==7.5 m。

[40]用一个逆流操作的试验塔实测某填料的传质单元高度。实验测得进气中吸收质的摩尔分数y1=0.052,排气中吸收质的摩尔分数y2=4.0×10-3,空气流量为100 kmol·h-1,水的喷淋量为100 kmol·h-1。该试验塔的填料层高度为2.4 m。在该实验中，物系的相平衡关系式为Y*=0.25 X,试求该填料层的传质单元高度。 答:Y1 =

=

=5.49×10-2 ，Y2 =

=

=4.02×10-3 ，

=

, X2 =0

X1 ==(0.0549-0.00402)=5.09×10-2 ，

1

=Y1 -mX1=0.0509-0.25×0.0509=0.0422

2

=Y2-mX2=0.00402，

m

===0.0162 ，N0G===3.14

H0G===0.76 m。

[41]某一个填料塔进行吸收操作,其物系遵循亨利定律,且已知相平衡常数m=0.10。在操作条件下,测得以摩尔比为推动力的气膜传质系数kY 与液膜传质系数kX 恰好数值上相等,即kY =kX =0.026 kmol·m-2·s-1。已知气膜传质系数与气相体积流量存在正比关系,即kY ∝qV 0.7。若其余操作条件不变,只将气相的体积流量增大1倍,试问传质总阻力将减少百分之几? 答:(1) 原工况:

=

+

=

=42.3 m2·s·kmol-1

(2) 新工况: 因为kY ∝qV 0.7 所以kY ' =kY =20.7kY =20.7×0.026

则=27.5 m2·s·kmol-1

(3) 总阻力减少的百分数 =0.35=35% 。

[42]在逆流操作的吸收塔中,用清水吸收混合气中的A组分。进塔气体中含A的摩尔分数为0.015,A组分的吸收率为80% 。水的用量为最小用量的1.4倍。操作条件下的平衡关系为Y*=1.5 X,试求: (1) 气相总传质单元数N0G; (2) 当气相总传质单元 …… 此处隐藏：3578字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……