《化工原理ⅱ》计算题

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1、三、计算题1、（15分）在一直径为1.2m的Mellepak250Y规整填料吸收塔中，用清水吸收空气混合气中的SO2。吸收塔操作总压为101.3kpa,温度为20oC，入塔混合气的流量为1000m3/h,SO2的摩尔分率为0.09，要求SO2的回收率不低于98%，采用其汽相总体积传质系KYa=0.0524kmol/(m.s)。该体系的相平衡方程为：ye=3.3x。试求：（1）推导传质单元数计算方程；（2）试证明：成立，其中h为溶质的吸收率，m为相平衡常数；（3）最小溶剂用量，kgmol/h；（4）若实际溶剂用量为最小

2、溶剂量的1.2倍，计算出塔水中SO2浓度（摩尔分率）；（5）计算传质单元数，传质单元高度及完成该分离任务所需的填料高度。证明：（1）∵Ye=mX∴∵X=Xa+V/L(Y-Ya)∵S=mV/L∴（2）证明：由全塔物料平衡V（Yb-Ya）=LXb故(L/V)=(Yb-Ya)/Xa当溶剂用量最小时，Xbe=Yb/m因此，(L/V)min=m(Yb-Ya)/Yb=mh（3）V=V’(1-yb)==37.85kmol/hYb=yb/(1-yb)=0.099Ya=Yb(1-η)=0.099*(1-0.98)=0.00198Xa=

3、027¾¾Lmin=V(yb-ya)/(yb/m-xa)=37.85*(0.099-0.00198)/(0.099/3.3-0)=122.4kmol/h（4）L=1.2Lmin=146.88kmol/hxb=V(yb-ya)/L+xa=37.85(0.099-0.00198)/146.88=0.025（5）S=mV/L=3.3*37.85/146.88=0.85＝h=HOGNOG=14.15*0.178=2.52m2、（15分）一座油吸收煤气中苯的吸收塔，已知煤气流量为2240（NM3/hr），入塔气中含苯4%，出塔

4、气中含苯0.8%（以上均为体积分率），进塔油不含苯，取L=1.4Lmin,已知该体系相平衡关系为：Y*=0.126X，试求：（1）溶质吸收率h（2）Lmin及L(kmol/h)（3）求出塔组成Xb(kmol苯/kmol油)（4）求该吸收过程的对数平均推动力DYm（5）用解析法求NOG；（6）为了增大该塔液体喷淋量。采用部分循环流程，在保证原吸收率的情况下，最大循环量L’为多少，并画出无部分循环和有部分循环时两种情况下的操作线。27¾¾解：（1）h=（Yb-Ya）/YbYa≈yaYb=yb/(1-yb)=0.04/(1

5、-0.04)=0.0417h=(0.0417-0.008)/0.0417=80.7%（2）G=2240/22.4=100kmol/hGB=100(1-0.04)=96kmol/h(L/G)min=(Yb-Ya)/(Xb*-0)=(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126-0)≈0.102Lmin=0.102´96=9.792kmol/hLs=1.4Lmin=1.4´9.792=13.7kmol/h（3）Ls/GB=(Yb-Ya)/(Xb-0)=13.7/96=0.143Xb=(0.0417-0.008)

6、/(Ls/GB)=0.24（4）DYb=Yb-Yb*=0.0417-0.126´0.24=0.01146DYm=(Dyb-Dya)/ln(Dyb/Dya)=(0.01146-0.008)/ln(0.01146/0.008)=0.00963（5）S=mV/L=0.126*96/13.7=0.883（6）部分循环，入口液量为（L＋L’），入塔浓度为Xa’，在最大L’下，Xa’处在最大。(Ls/GB)max=(0.0417-0.008)/(Xb-Xa’)Xa’=Ya/0.126=0.008/0.126=0.0635∴((L

7、s+Ls’)/GB)max=(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191∴Ls’max=0.191´96-13.7=4.64kmol/hL’max=Ls’max/(1-Xb)=4.64/(1-0.24)=6.1kmol/h3、（20分）在一座逆流操作的低浓度气体填料吸收塔中，用纯矿物油吸收混合气中的溶质，已知进口混合气中溶质的含量为0.015（摩尔分率），吸收率为85%，操作条件下的平衡关系Y*=0.5X。试求：（1）出口矿物油中溶质的最大浓度和最小液气比；（2）取吸收剂用量为最小溶剂用量的3

8、倍时，用解析法求NOG；（3）求该吸收过程的气相总对数平均传质推动力DYm；（4）气体总传质单元高度为1m时，求填料层高度；（5）为了增大该塔液体喷淋量，采用出塔液体部分循环流程。在保证原吸收率的情况下，假设气相流量为，那么最大循环量L’为多少，并画出无部分循环和有部分循环时两种情况下的操作线。解：（1）h=（Yb-Ya）/YbYb≈yb＝0.