《化工原理教学资料》习题5taolun

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1、液气比：A=GA-b-xa=0.95心0.95=壬，所以S=1△Vm=AVa=儿=0-0025原操作线ab新操作线分b?1、吸收剂部分再循环对塔高的影响常压逆流连续操作的吸收塔，用清水吸收空气-氨混合气中的氨，混合气的流率为0.02kmol/（m2-s）,入塔时氨的浓度为0.05（摩尔分率，下同）,要求吸收率不低于95%,岀塔氨水的浓度为0.05o已知在操作条件下气液平衡关系为y•二0.95x,,气相体积传质总系数Kya=0.04kmol/（n?s）,且KvaocG0,8。（1）所需填料层高度为多少？（2）采用部分吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂与循环

2、量Z比L/Lr=20,气体流率及新鲜吸收剂用量不变，为达到分离要求，所需填料层的高度为多少？（3）示总绘出带部分循环与不带循环两种情况下的操作线与平衡线。（4）求最大循环量Lg》。解：（1）低浓气体吸收，y^Y.x^Xya=（i-77）yb=（1-0.95）x0.05=0.0025N儿二（）・（）5-（）・（）（）25“90GAym0.0025HOG=^=^=05mOGK^a0.04•••/?0=Hog^og=05x19=95m吸收剂再循环此时吸收剂入II浓度:塔内L+Lr=厶+丄厶=1()5LR20si叫丄=0.95L1.05因为为易溶气体，且K

3、ya-G0-8所以L再循环后,K)d不变，即Hx=05m不变yb一mx；儿一加；+s，匸対(i95)0.05-0.95x0.002380.0025-0.95x0.00238+0.95=47.84•••屁=Hognog=05x47.84=23.92m(3)见上图。(4)当循环最加人，＜T,当对=x：=2k时，气液两相在塔顶平衡，△儿=0,达到分tn离要求，塔高无限，此时，循环最为最人循环量。Lxa+厶R(max)X方=(L+^/?(max))x«，"a仏=00025=°00263m0.95仏ax)=旦_0.02x0.95x0.00263_~0.05-

4、0.00263-=1.055xl0_3kmol/(m2s)从计算结果可以看出，吸收制部分再循环，吸收塔进口液体溶质浓度增加，平均传质推动力减小，若过程为气膜控制，循环吸收剂流量增加，传质糸数K/不变，所以导玫唳收塔塔壽增加。问题：从上述结果看吸收剂部分循环对吸收是不利的，但工业上为什么有肘还采用这种操作呢？在下列情况下采用循环总的看来是有利的：CU若唳收过程的热效应很大,以至吸收剂进吸收堀前需要煤外冷却来阵低吸收温度，这样相平衡常教m阵低,全嫁平均推动力提壽，祢补了因部分再循环吸收煤进口液体嫁质浓度增加导致的平均传质推动力减小。(2)若吸收工艺要求

5、较小的新鲜吸收利用量，以至不能保证填料彼很好的润溟，致使单住体积填料有效传质面积阵低，此肘采用哌收利部分再循环，提壽单住体积填料有效传质面积，即提壽体积传质糸数，补後了因循环而阵低唳收推动力，如果总体上仍使嫁壽阵低，使用再循环是有意义的。2、提高吸收率的具体措施在填料高度为4m的常压填料塔中，用清水吸收尾气中的可溶组分。已测得如下数据：尾气入塔组成为0.02,吸收液排出的浓度为0.008(以上均为摩尔分率)，吸收率为0.8,并已知此吸收过程为气膜控制，气液平衡关系为y・=1.5x。（1）计算该塔的Hog和Nog;（2）操作液气比为最小液气比的倍数；

6、（3）若法定的气体排放浓度必须＜0.002,可采取哪些可行的措施？并任选其中之一进行计算，求出需改变参数的具体数值；（4）定性画出改动前后的平衡线和操作线。解:(1)yb=0.02<5%-10%nJ当作低浓气体吸收,y«Y,x-X=(l-7)yb=(1-0.8)x0.02=0.004L儿一九().02-().004Gxb-xa0.008S=^=^=0.75L21In(1-S)Jb-^a.c儿一,nxa如+0.750.004=2.773I^=L443m⑶=15x0.8=1.2原操作线ab新操作线a•增加填料层高度不变（G不变，气膜控制不变）A..6Z

7、=0.75不变]i-s）儿一叫+s儿-叫l-0.75ln"皿)。囂2+0.75]=4.715△/%h02.8T=70%b•增人用水量因为G不变，气膜控制，所以Kw不变，Hg不变乂心不变，所以Nog也不变即Ng=7^71』（1_5北_叫+S，l—sl儿一处“」1L、0.02'2・773=小（7饰+S「试差S'0.27或由%~S~"一〃5图,查得S'=0.27原操作线此US0.75r_T7-027=2.78c•其它操作条件不变，降低操作温度，m变小,，竽■而塔高、气相总传质单元高度、气和总传质单元数不变，根据Ng的关系图可知,T,yb不变，故气体出口浓

8、度ya降低。d其它操作条件不变,增大操作压力，由吒，m变小,沖,而塔高、气相总传质单元高度、气相总传质单元数不变，根据Ng