化工原理气体吸收经典习题(3)

23．在一塔高为4m填料塔内，用清水逆流吸收混合气中的氨，入塔气体中含氨0.03（摩尔比），混合气体流率为0.028kmol/(m·s), 清水流率为0.0573kmol/(m·s)要求吸收率为98％，气相总体积吸收系数

*与混合气体流率的0.7次方成正比。已知操作条件下物系的平衡关系为Y?0.8X，试求：

2

2

（1）当混合气体量增加20％时，吸收率不变，所需塔高？

（2）压力增加1倍时，吸收率不变，所需塔高？（设压力变化气相总体积吸收系数不变） 解：

原工况： y1?Y10.03??0.029 1?Y11?0.032 V?0.028?(1?0.029)?0.0272kmol/(m?s)

S?mV0.8?0.0272??0.38 L0.0573NOG???11ln?(1?S)?S? 1?S?1???11??ln?(1?0.38)?0.38??5.56

1?0.38?1?0.98?VZ4???0.720m KYa?NOG5.56NOG?HOG?（1）气体流量增加20％

因水吸收氨为气膜控制，所以V增加，传质单元高度变化

HOG?VV?0.7?V0.3

KYa?VH'OGV'0.30.3?()??1.2??1.056 HOGVH'OG?1.056?0.720?0.760m

mV'0.8?0.0272?1.2S???0.456

L0.0573'N'OG?11??ln?(1?0.456)?0.456??6.103

1?0.456?1?0.98?Z'?N'OG?H'OG?6.103?0.760?4.64m

（2）压力加1倍 m?'p0.8m??0.4 'p2 m'V0.4?0.0272S???0.19L0.0573'

N'OG?11??ln?(1?0.19)?0.19??4.58

1?0.19?1?0.98?V KYa??HOG? ?HOG不变

Z'?N'OG?HOG?4.58?0.720?3.298m

22．用纯溶剂在一填料吸收塔内，逆流吸收某混合气体中的可溶组分。混合气体处理量为1.25m/s，要求

*溶质的回收率为99.2%。操作液气比为1.71，吸收过程为气膜控制。已知10℃下，相平衡关系Y?0.5X，

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气相总传质单元高度为0.8m。试求：

（1）吸收温度升为30℃时，溶质的吸收率降低到多少？ （30℃时，相平衡关系Y?1.2X） （2）若维持原吸收率，应采取什么措施（定量计算其中的2个措施）。 解：

（1）原工况：S? NOG?*mV0.5??0.292 L1.71??Y?mX2??111ln?(1?S)?S? ln?(1?S)1?S??1??1?S?Y2?mX2??1?S?11??ln?(1?0.292)?0.292??6.34

1?0.292?1?0.992?NOG?Z?NOG?HOG?6.34?0.8?5.072m

新工况： H'OG?HOG Z'?Z

m'1.2S??0.292?0.7008 S?m0.5' NOG?N 解得??0.95

''OG???11ln?(1?0.7008)?0.7008?6.34 ?'1?0.7008?1???（2）温度升高，平衡线上移，推动力减小，保持吸收率不变，可采取措施：

1）L/V增加，即增加溶剂量；

S?S'mVm'V

?'LLm'1.2L?L?L?2.4L

m0.5'2）增加填料层高度

m'1.2S??0.292?0.7008，推动力减小靠增加塔高弥补。 L/V不变，温度升高，S?m0.5' N'OG?11??ln?(1?0.7008)?0.7008?12.17 ?1?0.7008?1?0.992?'OG温度改变，对气膜控制吸收过程，传质单元高度不变，HZ'?N'OG?HOG?12.17?0.8?9.736m

?HOG?0.8

?Z?9.736?5.072?4.664m

21．在一塔径为880m的常压填料吸收塔内用清水吸收混合气体中的丙酮，已知填料层高度为6m,在操作温度为25℃时，混合气体处理量为2000m/h，其中含丙酮5％。若出塔混合物气体中丙酮含量达到0.263％，

*每1kg出塔吸收液中含61.2g丙酮。操作条件下气液平衡关系为Y?2.0X，试求：（1）气相总体积传

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质系数及每小时回收丙酮的kg数；

（2）若将填料层加高3m，可多回收多少kg丙酮？ 解： Ω?0.785?0.882?0.61m2

V?2000?273(1?0.05)?77.71kmol/h

22.4?2980.0561.2/58Y1??0.0526 X2?0 X1??0.0202

1?0.05938.8/18?Y1?Y1?Y1*?0.0526?2?0.0202?0.0122 ?Y1?Y1?Y1*?0.0526?2?0.0202?0.0122 ?Y2?Y2?Y2*?0.00263 ?Ym??Y1??Y20.0122?0.00263??0.00624 ?Y10.0122lnln0.00263?Y2NOG?Y1?Y20.0526?0.00263??8.008 ?Ym0.00624HOG?KYa?VZ ?KYa?NOGV77.7NOG??8.008?170kmol/(m3?h) Z?6?0.61W?V(Y1?Y2)?77.7?(0.0526?0.00263)?3.883kmol/h?225.19kg/h

(2) HOG?N'OG?ZVZ6???0.7493m

KYa?NOG8.008'HOG?6?3?12.01 0.7493Y?Y2L0.0526?0.00263?1??2.474 VX1?X20.0202?0S'?S?2/2.474?0.8084

N'OG???10.0526ln?(1?0.8084)?0.8084??12.01 '1?0.8084?Y2???解得Y2?0.001096

'W'?V(Y1?Y'2)?77.7?(0.0526?0.001096)?4.002kmol/h?232.11kg/h ?W?W?W'?225.19?232.11?6.918kg/h

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