化工原理课后习题答案第七章吸收习题解答.doc

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1、第七章吸收7-1总压101.3kPa，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，通过实验测定其亨利系数E为4.13MPa，试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m。（溶液密度近似取为1000kg/m3）解：溶质在液相中的摩尔分数：二氧化硫的平衡分压：相平衡常数：7-2在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。已知塔内温度为20℃，压强为1.52×105Pa，亨利系数E为48.9MPa。解：相平衡常数为：硫化氢的混合气进口摩尔浓度：若填料塔出口水溶液

2、中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：7-3分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x-y图上表示。（1）含NO20.003(摩尔分率)的水溶液和含NO20.06(摩尔分率)的混合气接触，总压为101.3kPa，T=15℃，已知15℃时，NO2水溶液的亨利系数E=1.68×102kPa；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa（绝对压强）。解：（1）相平衡常数为：18由于，所以该过程是吸收过程。气相推动力为：液相推动力为：（2）相平衡常数为：由于，所以该过程仍是吸收过程。气相推动力为：液相推动力为：187-1在某操作条件下用填料塔清

3、水逆流洗涤混合气体，清水物理吸收混合气中的某一组分，测得某截面上该组分在气、液相中的浓度分别为y=0.014，x=0.02。在该吸收系统中，平衡关系为y=0.5x，气膜吸收分系数ky=1.8×10-4kmol/(m2·s)，液膜吸收分系数kx=2.1×10-5kmol/(m2.s)，试求：（1）界面浓度yi、xi分别为多少？（2）指出该吸收过程中的控制因素，并计算气相推动力在总推动力中所占的百分数。解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有：（1）在界面处气液两相达平衡，有：（2）联立方程（1）、（2）得，（2）气相传质阻力：以气相为基准的液相传质阻力

4、：因此，吸收过程为液膜扩散控制。总气相传质推动力为：气相推动力：气相推动力在总推动力中所占比例：7-2在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇蒸气，操作温度为25℃，压力为105kPa（绝对压力）。稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为7.5kPa，液相中甲醇浓度为2.85kmol/m3。甲醇在水中的溶解度系数H=2.162kmol/(m3·kPa)，液膜吸收分系数kL=2.0×10-5m/s，气膜吸收分系数kG=1.2×10-5kmol/(m2·s·kPa.)。试求：（1）气液界面处气相侧甲醇浓度yi；（2）计算该截面上的吸收速率。18解：（1）对于稳定吸收过程，

5、气、液两相内传质速率应相等，有：（1）在界面处气液两相达平衡，有：（2）联立方程（1）、（2）得，气液界面处气相侧甲醇浓度：（2）该截面上的吸收速率：7-1在101.3kPa及25℃的条件下，用清水在填料吸收塔逆流处理含的SO2混合气体。进塔气中含SO2分别为0.04（体积分数），其余为惰性气体。水的用量为最小用量的1.5倍。要求每小时从混合气体中吸收2000kg的SO2，操作条件下亨利系数4.13MPa，计算每小时用水量为多少（m3）和出塔液中SO2的浓度（体积分数）？此题的第二问修改成“出塔气中SO2的浓度（体积分数）？”因条件不够计算不出来，原题第二问是计算出塔

6、液中SO2的浓度（摩尔分数）。解：，相平衡常数为：由于是低浓度吸收，有：由物料衡算得：18每小时用水量：由物料衡算得：出塔液中SO2的浓度：7-1用清水在吸收塔中吸收NH3-空气混合气体中的NH3，操作条件是：总压101.3kPa，温度为20℃。入塔时NH3的分压为1333.2Pa，要求回收率为98%。在101.3kPa和20℃时，平衡关系可近似写为Y*=2.74X。试问：（1）逆流操作和并流操作时最小液气比(L/V)min各为多少？由此可得出什么结论？（2）若操作总压增为303.9kPa时，采用逆流操作，其最小液气比为多少？并与常压逆流操作的最小液气比作比较讨论。解

7、：，（1）逆流操作时最小液气比：并流操作时最小液气比：由此可知：若完成相同的吸收任务，并流操作时的用水量比逆流操作时用水量大。（2）由于亨利常数仅是温度的函数，若总压增加，相平衡常数会发生变化，又因为，该吸收为低浓度吸收，有：加压后，逆流操作时的最小液气比：18由此可知，完成相同的吸收任务，加压后，逆流操作的用水量小于常压的用水量，但是加压会增加能耗，这是以增大能耗为代价来减少吸收操作的用水量。7-1在一逆流吸收塔中用吸收剂吸收某混合气体中的可溶组分。已知操作条件下该系统的平衡关系为Y=1.15X，入塔气体可溶组分含量为9%（体积），吸收剂入塔浓度为