第二章 吸收
1.从手册中查得101.33KPa、25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m·kPa))及相平衡常数m。
〔答:H=0.59Okmol/(m·kPa),m=0.928〕
2.101.33kpa、1O℃时,氧气在水中的溶解度可用po2=3.31×10x表示。式中:Po2为氧在气相中的分压,kPa、x为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧。 〔答:11.4gq/MFRO〕
3.某混合气体中含有2%(体积)CO2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x10KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m·kPa、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO2。 〔 答:H=2.955x10kmol/(m3·kPa),m=3710.01318g CO2/100gH20 〕
4.在101.33kPa、0℃下的O2与CO混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知相距0.2cm的两截面上O2的分压分别为13.33kPa和6.67kPa,又知扩散系数为0.185cm/s,试计算下列两种情况下O2的传递速率,kmol/(m·s):
(1) O2与CO两种气体作等分子反向扩散; (2) CO气体为停滞组分。
〔 答:(1)NA=2.7l×10kmol/(m·s)；(2)NA=3.Ol×l0-5kmol/(m·s) 〕
5.一浅盘内存有2mm厚的水层,在20℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气膜层,此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为2.60×10m/s,大气压强为101.33KPa。求蒸干水层所需的时间。 〔答:θ=6.125h〕
6.试根据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算0℃、101.33kPa时氨和氯化氢在空气中的扩散系数D(m/s),并将计算结果与表2-2中的数据相比较。 〔答:DNH=1.614×10m/s,DHCl=1.323×10m/s〕
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7.在101.33kPa、27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中的组成都很低,平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H=1.955kmol/(m·kPa),气膜吸收系数kG=1.55×10kmol/(m·s·kPa),液膜吸收系数kL=2.08×10kmol/(m·kmol/m)。试求总吸收系数KG,并算出气膜阻力在总阻力中所占百分数。
〔答:KG=1.122×10kmol/(m·s·kPa),气膜阻力为总阻力的72.3%〕
8.在吸收塔内用水吸收棍子空气中的甲醇,操作温度27℃,压强101.33KPa。稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5 kPa,液相中甲醇组成为2.11kmol/m。试根据上题中的有关数据算出该截
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面上的吸收速率。
〔答:NA=0.1583kmol/(m·h)〕
9.在逆流操作的吸收塔中,于101.33kpa、25℃下用清水吸收混合气中的H2S,将其组成由2%降至0.196 (体积)。该系统符合亨利定律。亨利系数E=5.52×16kPa。若取吸收剂用量为理论最小用量的
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LL及出口液相组成X1若压强改为1013kPa,其他条件不变,再求手及X1。 VVL?5L`?4?62.2,X`1?3.12?10〕 〔答:?622,X1?3.12?10;VV`12倍,试计算操作液气比
10.根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案,示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线,并用图中表示组成的符号标明各操作线端点坐标。〔答:略〕
11.在101.33kPa下用水吸收据于空气中的氨。已知氨的摩尔分数为0.1,混合气体于40℃下进入塔底,体积流量为0.556m/s,空塔气速为1.2m/s。吸收剂用量为理论最小用量的1.1倍,氨的吸收率为95%,且已估算出塔内气相体积吸收总系数KYa的平均值为0.1112kmol/(m?s)。在操作条件下的气液平衡关系为Y?2.6X,试求塔径及填料层高度。 [答:D=0.77m,Z=5.23m]
12.在吸收塔中用清水吸收混合气中的SO2,气体流量为5000m(标准)/h,其中SO2占10%,要求SO2
回收率为95%。气、液逆流接触,在塔的操作条件下SO2在两相间的平衡关系近似为Y?26.7X。试求:
(1)若取用水量为最小用量的15倍,用水量应为多少? (2)在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数;
(3)如仍用(2)中求出的理论板数,而要求回收率从95%提高到98%,用水量应增加到多少? 〔答:（1)L=765Okmol/h;(2)NT=5.5;(3)L=939O kmol/h〕
13.在一个接触效能相当于8层理论塔板的筛板塔内,用一种摩尔质量为250、密度为则900kg/m
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3**的不挥发油吸收捏于空气中的丁烧。塔内操作压强为101.33kPa,温度为15℃,进塔气体含丁烷5%(体积),要求回收率为95%。丁烷在15℃时的蒸气压强为194.5kPa,液相密度为58Okg/m假定拉乌尔定律及道尔顿定律适用,求:
(1)回收每1m丁烷需用溶剂油多少(m)?
(2)若操作压强改为304.OkPa,而其他条件不变,则上述溶剂油耗量将是多少(m)? 〔答:(1)126.2m;(2)42.28m〕
14.在一逆流吸收塔中用三乙醇胶水溶液吸收混于气态烃中的H2S,进塔气相含H2S 2.91%(体积),要求吸收率不低于99%,操作温度300K,压强为101.33kPa,平衡关系为Y?2X,进塔液体为新鲜溶剂,出塔液体中H2S组成为0.013kmol(H2S)/kmol(溶剂)。已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015 kmol/(m·s),气相体积吸收总系数为0.000395kmol/(m·s·kPa),求所需填料层高度。〔答:Z=7.8m〕
15.有一吸收塔,填料层高度为3m,操作压强为101.33KPa,温度为20℃,用清水吸收棍于空气中的氨。
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*混合气质量流速G=58Okg/(m·h),含氨6%(体积),吸收率为99%;水的质量流速W=770kg/(m·h)。该塔在等温下逆流操作,平衡关系为Y*?0.9X。KGa与气相质量流速的0.8次方成正比而与液相质量流速大体无关。试计算当操作条件分别作下列改变时,填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率(塔径
不变):(1)操作压强增大一倍;(2)液体流量增大一倍;(3)气体流量增大一倍。
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〔答:(1)Z=1.198m;(2)Z=2.395m(3)Z=7.92m〕
16.要在一个板式塔中用清水吸收混于空气中的丙醇蒸气。混合气体流量为30kmol/h,其中含丙醇1%(体积)。要求吸收率达到90%,用水量为9Okmol/h。该塔在101.33KPa、27℃下等温操作,丙醇在气、液两相中的平衡关系为Y?2.53X,求所需理论板数。 〔答:NT=5.05〕
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