演示文稿化工原理气体吸收典型例题题解

演示文稿化工原理气体吸收典型例题题解本文档共48页；当前第1页；编辑于星期日\18点12分化工原理气体吸收典型例题题解本文档共48页；当前第2页；编辑于星期日\18点12分例1：在总压1200kPa,温度303k下，含CO25.0%（V%）与含CO21.0g/l的水溶液相遇，问：发生吸收还是解吸？并以分压差表示传质的推动力。解：判断传质的方向，即将溶液中溶质的平衡分压pe

与气相中的分压进行比较。解吸相平衡关系的应用本文档共48页；当前第3页；编辑于星期日\18点12分例2：惰性气体与CO2的混合气体中，CO2的体积分数为30%，在表压1Mpa下用水吸收。设吸收塔底水中溶解的CO2达到饱和，此吸收液在膨胀槽中减压（表压）至20kPa，放出大部分CO2

，然后再在解吸塔中吹气解吸。设全部操作范围内水与CO2的平衡关系服从亨利关系，操作温度为20oC，求1kg水在膨胀槽中最多能放出多少kg的CO2气体？吸收塔膨胀槽解吸塔本文档共48页；当前第4页；编辑于星期日\18点12分解：吸收塔塔底气相中CO2的分压（绝对压）查25oC下，CO2在水中溶解的亨利系数CO2在水中的饱和浓度(最大浓度)膨胀槽内CO2发生解吸,解吸后,CO2在气、液相中的浓度是呈平衡的。解吸气的总压力（即膨胀槽中压力）为25oC时水的饱和蒸气压本文档共48页；当前第5页；编辑于星期日\18点12分可见水蒸气的分压是很小的，一般来说，可以不考虑。液相中的CO2浓度膨胀之前水中的CO2含量膨胀之后水中的CO2含量本文档共48页；当前第6页；编辑于星期日\18点12分例3：扩散传质速率方程式的应用----气相扩散系数的测定在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体，该组分通过静止气层z扩散至管口被另一股气流B带走。紧贴液面上方组分A的分压为液体A在一定温度下的饱和蒸气压，管口处A的分压可视为零。组分A的汽化使扩散距离

z不断增加，记录时间τ与z的关系。0109.342024.93046.74074.850109.060在101.3kPa,48oC下，测定CCl4在空气中的扩散系数。液体A气流B本文档共48页；当前第7页；编辑于星期日\18点12分解：

作拟定态处理，某时刻τ，扩散距离为z时的分子扩散速率在dτ时间内汽化的CCl4量=CCl4扩散出管口的量液体A气流B本文档共48页；当前第8页；编辑于星期日\18点12分

在直角坐标上，以z2为纵坐标，τ为横坐标，得直线的斜率B，其中含扩散系数D本文档共48页；当前第9页；编辑于星期日\18点12分ky

小或m小，气膜控制kx

小或m大，液膜控制传质阻力的问题本文档共48页；当前第10页；编辑于星期日\18点12分平均推动力方法的另一种表达方式：当气液平衡关系可以用亨利定律来表示时，y=mx本文档共48页；当前第11页；编辑于星期日\18点12分例1：吸收塔根据流程画操作线根据流程画操作线本文档共48页；当前第12页；编辑于星期日\18点12分例2：解吸塔根据流程画操作线操作线在平衡线的下方因为本文档共48页；当前第13页；编辑于星期日\18点12分例1：吸收塔高（填料层高）的计算在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨--空气混合气中的氨，混合气流量为0.025kmol/s,混合气入塔含氨摩尔分数为0.02，出塔含氨摩尔分数为0.001。吸收塔操作时的总压为101.3kPa，温度为293k，在操作浓度范围内，氨水系统的平衡方程为y=1.2x，总传质系数Kya=0.0522kmol/(s.m3)。若塔径为1m，实际液气比是最小液气比的1.2倍，求所需塔高为多少？解：本文档共48页；当前第14页；编辑于星期日\18点12分填料层高度的计算：求NOG方法1：方法2：本文档共48页；当前第15页；编辑于星期日\18点12分例2：解吸塔设计型计算用煤油从空气与苯蒸汽的混合气中吸收苯。所得吸收液在解吸塔中用过热水蒸汽进行解吸，待解吸的液体中含苯0.05（摩尔分率，下同），要求解吸后液体中苯的浓度不超过0.005，在解吸操作条件下，平衡关系为y=1.25x，塔内液体流量为0.03kmol/(m2.s),填料的体积传质系数为Kya=0.01kmol/(m3.s)。过热蒸汽的用量为最小用量的1.2倍。试求：（1）过热蒸汽的用量；（2）所需填料层的高度解：本文档共48页；当前第16页；编辑于星期日\18点12分分析HOGHOLNOGNOL

的关系：本文档共48页；当前第17页；编辑于星期日\18点12分例1：用纯溶剂对低浓度气体作逆流吸收，可溶组分的回收率为η，操作采用的液气比是最小液气比的β倍。物系平衡关系服从亨利定律。试以η、β两个参数列出计算NOG的表达式。解：综合例题本文档共48页；当前第18页；编辑于星期日\18点12分例2：水用清水吸收混合气中的SO2

，气体经两塔后总的回收率为0.91，两塔的用水量相等，且均为最小用水量的1.43倍，两塔的传质单元高度均为1.2m。在操作范围内物系的平衡关系服从亨利定律，试求两塔的塔高。本文档共48页；当前第19页；编辑于星期日\18点12分解：本文档共48页；当前第20页；编辑于星期日\18点12分例2：本文档共48页；当前第21页；编辑于星期日\18点12分HETP-----分离作用等同于一块理论板的实际填料层的高度。若应用板式塔进行吸收，根据塔板效率，由理论塔板数换算到实际塔板数。Np

为达到同样分离效果所需要的实际塔板数。理论塔板数N与传质单元数NOG之间的关系：本文档共48页；当前第22页；编辑于星期日\18点12分

吸收操作的调节调节的目的：增大吸收率调节的方法：改变吸收剂的入口条件，包括：流量L、浓度x2

、温度t三方面。（1）流量L的调节本文档共48页；当前第23页；编辑于星期日\18点12分流量L的调节作用是有限的。本文档共48页；当前第24页；编辑于星期日\18点12分分析最大吸收率的问题本文档共48页；当前第25页；编辑于星期日\18点12分（2）x2的调节x2的调节主要受解吸过程的限制。（3）温度t的调节温度t受到冷却器换热能力的限制和冷却剂用量的限制。本文档共48页；当前第26页；编辑于星期日\18点12分例1：气体处理量的变化对吸收操作的影响

某吸收塔在101.3kPa,293K下用清水逆流吸收丙酮--空气混合物中的丙酮，当操作液气比为2.1时，丙酮回收率可达95%。已知物系在低含量下的平衡关系为y=1.18x,操作范围内总传质系数Kya近似与气体流率的0.8次方成正比。今气体流率增加20%，而液量及气液进口浓度不变，试求：1、丙酮的回收率有何变化？2、单位时间内被吸收的丙酮量增加多少？3、吸收塔的平均推动力有何变化？解：原工况下：利用填料层高度不变这一特点。本文档共48页；当前第27页；编辑于星期日\18点12分新工况：本文档共48页；当前第28页；编辑于星期日\18点12分解之：得结论：气相传质控制时，适当增加气体的流量（增加设备的生产能力），尽管吸收率有所减小，但是吸收的绝对量增加（由于传质速率增加所致），有着实际意义。本文档共48页；当前第29页；编辑于星期日\18点12分例2：填料容积传质系数的计算

在高度为6m的填料塔内用纯溶剂吸收某混合气体中的可溶组分。在操作条件下相平衡常数为0.5，L/G=0.8，回收率为90%。现改换另一种填料，装填高度仍为6m。在相同操作条件下，经测定回收率提高到95%。试计算新填料的体积传质系数Kya是原填料体积传质系数的多少倍？解：本文档共48页；当前第30页；编辑于星期日\18点12分例3：第1类操作型问题的计算

某填料吸收塔用含溶质x2=0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用的液气比为3，入塔气体中可溶组分的摩尔分率y1=0.01，回收率为90%。已知操作条件下物系的相平衡关系为y=2x。现因解吸操作不良，使吸收剂入塔的浓度x2升到了0.00035,试求：（1）回收率变为多少？（2）塔底流出液的浓度x1变为多少？解：填料不变，气相流率、液相流率不变，HOG不变，所以NOG不变，即本文档共48页；当前第31页；编辑于星期日\18点12分物料衡算本文档共48页；当前第32页；编辑于星期日\18点12分例4：操作型问题的计算

在15oC、101.3kPa下用大量的硫酸逆流吸收空气中的水汽。入塔空气中含水汽的摩尔分数为0.0145，硫酸进、出塔的浓度（摩尔%）均为80%，这种浓度的硫酸溶液液面上所产生的平衡水汽的摩尔分数为ye=1.05×10-4

。已知该塔的容积传质系数Kya与气相流量的0.8次方成正比。空气通过该塔被干燥至含水汽摩尔分数0.000322。现将空气的流量增加一倍，则出塔空气中的水汽含量变为多少？解：原工况求出本文档共48页；当前第33页；编辑于星期日\18点12分新工况实际吸收水汽量的变化结论：气相传质控制时，适当增加气体的流量（增加设备的生产能力），尽管吸收率有所减小，但是吸收的绝对量增加（由于传质速率增加所致），有着实际意义。本文档共48页；当前第34页；编辑于星期日\18点12分例5：第2类操作型问题的计算

在填料层高为6m的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸气。混合气流速为200kmol/(m2h),其初始苯体积含量为2%，入口洗油中不含苯，流量为40kmol/(m2h)。操作条件下相平衡关系为y=0.13x，体积传质系数Kya近似与液量无关，值为

0.05kmol/(m3.s)。若希望苯的吸收率不低于95%，问：（1）能否满足要求？

（2）若保证回收率达到95%，所需洗油量为多少？

（3）若因故洗油中苯的初始含量变为2.5%（摩尔%），仍保证回收率达到95%，则所需洗油量变为多少？解：（1）本文档共48页；当前第35页；编辑于星期日\18点12分（2）增加L不变在塔内H=6m,达到95%回收率所需的传质单元数试差迭代解得：（3）则S减小,由S计算出L（L将增加）。

本文档共48页；当前第36页；编辑于星期日\18点12分例6：一填料塔，内装二段填料，每段的高度均为5.5m,处理二股溶质浓度不同的混合气体，其摩尔流率皆为0.02kmol/(m2.s)，初始浓度分别为5%和1%(v%)，吸收剂不含溶质，其摩尔流速为0.04kmol/(m2.S)。已知操作条件下相平衡关系为y=0.8x，吸收过程的Kya=0.32G0.7kmol/(m3.s)，（G的单位为kmol/(m2.s)）。若要求出塔气体浓度小于0.1%,问：（1）较稀的气体由塔中部（二段填料中间）进入，能否满足要求？（2）若二股气体事先混合后，再由塔底进入塔内，则结果又如何？本文档共48页；当前第37页；编辑于星期日\18点12分解：先设能够满足分离要求，气体出口浓度ya=0.001自塔2段计算起，仍根据填料层高度是否够用为判断依据。本文档共48页；当前第38页；编辑于星期日\18点12分塔的1段本文档共48页；当前第39页；编辑于星期日\18点12分塔顶出口浓度可以达到（2）若二股气体事先混合好由塔底进入本文档共48页；当前第40页；编辑于星期日\18点12分即，塔顶气体出口浓度结论：组成不同的物料之间的混合对吸收是不利的。

在实际生产中，采取塔中间某处进料时，应使得进料处的塔内气体组成等于此股气体的组成。这样分离效果最好，或达到预定分离要求，所需的填料层高度最小。本文档共48页；当前第41页；编辑于星期日\18点12分

例1：一填料吸收塔吸收某低浓度混合气体中可溶组分，现因故x2升高了，保持其他操作条件不变，则y2x1将如何变化？采用近似分析法：例2：在一填料塔中用清水吸收空气--氨混合气中的低浓度氨，若L加大，其余操作条件不变，则y2x1

将如何变化？采用近似分析法：定性分析题本文档共48页；当前第42页；编辑于星期日\18点12分例3：在一填料塔中处理低浓度气体混合物，若G加大，其余操作条件不变，则y2x1

将如何变化？采用近似分析法：本文档共48页；当前第43页；编辑于星期日\1