吸收过程练习题(8)

全塔

m

==

(2) N0G== (3)H=H0G·N0G=0.7×8.389=5.872 m≈6 m。

[46]在一个内径为1.50 m逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收温度为20 ℃,绝对压强为101.3 kPa的二氧化碳—空气混合气体。混合气中二氧化碳的摩尔分数为0.13。已知空气的摩尔流量为36.2 kmol·h-1,气液平衡关系式为Y*=1420X，液相体积吸收总系数KX a为10700 kmol·m-3·h-1。若要求二氧化碳吸收率为90%，出塔溶液为每千克水中含二氧化碳2.0×10-4 kg，试求: (1) 吸收剂用量,kg·h-1; (2) 该塔所需填料层高度。

答:(1) 已知y1=0.13,CO2回收率=0.9, MA =44, MC =18, FB =36.2 kmol·h-1

Y1 ==；Y2= Y1 (1-)=0.149(1-0.9)=0.0149；X1=；X2=0

FC==36.2×=59300 kmol·h-1；qm,C =FC×18=59300×18=1.07×106 kg·h-1

(2) H0L==3.14 m； X1*===1.05×10-4； X2*===1.05×10-5

m

===1.60×10-5； N0L==5.11

H=N0L·H0L=5.11×3.14=16 m。

[47]含乙炔体积分数为0.14的乙炔—空气混合气体,在25 ℃、101.3 kPa下与乙炔水溶液接触。若乙炔溶液浓度为:0.29×10-3 kg·kg-1(H2O)，试分别确定传质过程进行的方向及开始接触瞬间的推动力(用摩尔比表示)。设乙炔的气液相平衡关系符合亨利定律,25 ℃时的亨利常数为1.36×105 kPa,乙炔的摩尔质量为26 kg·kmol-1。

答:乙炔在空气中分压:pA=p·y=101.3×0.14=14.18 kPa

液相中:x==2.0×10-4。

传质过程方向: pA*=Ex=1.36×105×2.0×10-4=27.30 kPa>pA=14.18 kPa，所以乙炔从液相转入到气相(解吸

=1343 ；y*=mx=1343×2.0×10-4=0.27>y=0.14

过程)； 传质过程推动力: m=

-4

-4

-4

-5

y=y*-y=0.27-0.14=0.13，x*==1.04×10，x=x-x*=2.0×10-1.04×10=9.57×10。

[48]有一吸收塔于常压下逆流操作,用清水吸收焦炉气中的氨。焦炉气的处理量（体积流量）为0.833 m3·s-1。氨的体积分数为0.10,要求氨的回收率不低于95% 。水的用量为最小用量的1.5倍。在操作温度30 ℃条件下的相平衡方程为Y*=1.2X。试求:气相传质单元数N0G和冷却水用量(m3·s-1)。

答:Y1 ==

=0.111 ,Y2= Y1 (1-)=5.55×10-3，最小液气比：()min==

=1.14；实际液气比=1.5×()min=1.5×1.14=1.71

=30.15 mol·s-1

惰性气体的摩尔流量FB =

则冷却水用量:FC =1.71×FB =1.71×30.15=51.56 mol·s-1 ； qm =0.928 m3·s-1

=6.17×10-2

X1=X2+(Y1-Y2)=

m

==

=1.66×10-2

则气相传质单元数N0G===6.35。

[49]某低浓度混合气体被吸收剂吸收时,服从亨利定律。已知其气相传质膜系数kg为1.00×

10-6 kmol·m-2·h-1 Pa-1,液相传质膜系数kl为0.25 m·h-1溶解度常数H为0.0040 kmol·m-3·Pa-1,试求气相吸收总系数KG,并说明该气体是易溶，难溶还是属于中等溶解度的气体。 答:==1.00×106； ==1.00×103； 1.00×106； KG=1.00×10-6 kmol·m-2·h-1·Pa-1

=

+

=1.00×106+1.00×103≈

因为=而>>，所以该过程为气膜控制,气体属于易溶气体。

[50]在一逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收氨和空气混合气中的氨。混合气的摩尔流量为0.025 kmol·s-1。混合气中含氨的摩尔分数入塔时为0.020;出塔时为0.001。吸收塔操作时的总压强为101.3 kPa,温度为293 K。在操作浓度范围内,气液系统的相平衡方程为y*=1.2x,气相体积吸收总系数KY a为0.0522 kmol·m-3·s-1。若塔径为1 m,实际液气比为最小液气比的1.2倍,试求所需填料层高度。 答:Y1= (

)min=

=0.0204，Y2=

=

=1.00×10-3， X1*=

=1.14 ，

=

0.017， )min=1.2×1.14=1.37

=1.2(

X1=(Y1-Y2)==0.0142

m

===1.95×10-3

FB =0.025×(1-0.02)=0.0245 kmol·s-1， H0G==0.60 m

N0G===9.95； 塔高H=H0G·N0G=0.60×9.95=6.0 m。

[51]已知在0.10 MPa和20 ℃下,氨—空气混合气与水达成溶解平衡时,液相组成为15 kg(NH3)／1000 kg(H2O);气相中NH3的平衡分压为2.27 kPa,试求此时的溶解度常数H、亨利常数E及相平衡常数m。(稀氨水密度近于水)

答:液相中氨的摩尔分数为x====0.0156

气相中氨的摩尔分数为yA==；m=；E=p(总)m=101×1.44=145.4 kPa

氨水的密度如取水的密度,则(水)=1000 kg·m-3

H===0.383 kmol·m-3·kPa-1

[52]已知在1.013×105 Pa(绝压)下,100 g水中含氨1.0 g的溶液上方的平衡分压为9.87×102 Pa,试求: (1) 溶解度常数H; (2) 亨利常数E; (3) 相平衡常数m。(设稀氨水的密度近于水,即为1000 kg·m-3)

答:yA===0.00974=9.74×10-3，xA==0.0108

cA==0.588 kmol·m-3 (1) H==9.14×104 Pa (3) m=

=5.96×10-4 kmol·m-3·Pa-1

(2) E==0.902。

[53]含氨极少的空气于101.3 kPa,20 ℃下被水吸收。已知气膜传质系数kg =3.15×10-6mol·m-2·s-1·Pa-1,液膜传质系数 kl=1.81×10-4 m·s-1,溶解度常数H=1.5 mol·m-3·Pa-1。气液平衡关系服从亨利定律。求:气相吸收总系数KG,KY;液相吸收总系数KL,KX 。

答:=+==3.21×10；KG=3.12×10 mol·m·s·Pa

=4.82×105

5-6-2-1-1

KY =pKG=1.013×105×3.12×10-6=0.316 mol·m-2·s-1，

KL=2.08×10-6 m·s-1。同理,对于低浓度气体的吸收KX =KL·cl。

由于溶液浓度极稀,cl可按纯溶剂水来计算。cl==55.6 kmol·m-3=5.56×104 mol·m-3，

KX =KL·cl=2.08×10-6 ×5.56×104 =0.116 mol·m-2·s-1。

[54]在常压下,在逆流操作的降膜湿壁塔中,用水吸收空气中某种有害气体。在20 ℃时,测得塔底进塔气体中有害物质的摩尔分数y1=0.04,塔底流出溶液中有害物质的摩尔分数x1=0.008,该物系的平衡关系服从亨利定律,且已知溶解度常数H=1.8 mol·m-3·Pa-1,塔底两相的传质膜系数分别为kg =4.4×10-5 mol·m-2·s-1·Pa-1,kl=8.2×10-4 m·s-1,试求该塔塔底处的传质速度NA，mol·m-2·s-1。

答:KG==4.27×10-5 mol·m-2·s-1·Pa-1

=3.09×104 Pa

KY =KG·p=4.27×10-5×1.01×105=4.33 mol·m-2·s-1；E=

m==0.306；Y1 =

==0.0417；X1===0.0081

Y1*=mX1=0.306×0.0081=0.0025。

塔底处的传质速度NA=KY (Y1-Y1*)=4.33×(0.0417-0.0025)=1.7 mol·m-2·s-1。

[55]已知某低浓度气体被吸收时,平衡关系服从亨利定律,气膜传质系数kg =2.74×10-7 mol·m-2·s-1·Pa-1,液膜传质系数kl=0.25 m·h-1,溶解度常数H=1.5 mol·m-3·Pa-1。试求气相吸收总系数KG,并指出该吸收过程是属于气膜控制还是液膜控制。

答:已知:kg=2.74×10-7 mol·m-2·s-1·Pa-1，kl=0.25 m·h-1=6.94×10-5 m·s-1，H=1.5 mol·m-3·Pa-1

=3.69×106+9.6×103 =3.65×106

因该系统符合亨利定律,则=+ =

m2·s1·Pa·mol-1； KG=2.73 ×10-7 mol·m-2·s-1·Pa-1

由计算过程可知,液膜阻力远小于气膜阻力,所以该吸收过程为气膜控制。

[56]在直径为0.8 m的填料吸收塔中,用清水吸收空气和氨的 …… 此处隐藏：5403字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……