化工课堂例题.ppt

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1、例5-1：在常压及20℃下，测得氨在水中的平衡数据为：0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa，在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系数E，溶解度系数H，及相平衡系数m。(氨水密度可取为1000kg/m3)2021/8/311例5-2：某系统温度为10℃，总压为l01.3kPa，试求在此条件下与空气充分接触后的水中，每立方米水溶解了多少克氧气?(此条件下亨利系数E=3.31*106kpa)因为所以故解：空气按理想气体处理，由道尔顿分压定律可知：氧气在气相中的分压为202

2、1/8/312例5-3：已知服从亨利定律的某一低浓度气体的吸收，其气膜传质分系数kg=0.27kmol·m-2·h-1·atm-1和液膜传质分系数kl=0.42m·h-1,试求气相传质总系数（KG）和液相传质总系数（KL）。已知其平衡关系y*=102x，吸收剂（H2O）从塔顶喷淋，塔内操作压力为786mmHg。2021/8/313例5-4含氨极少的空气于101.33kPa、20℃下被水吸收。已知气膜传质系数kG=3.15×10-6kmol/(m2·s·kPa)，液膜传质系数kL=1.81×10-4kmol/(m2

3、·s·kmol/m3)，溶解度系数H=0.72kmol/(m3·kPa)。气液相平衡关系服从亨利定律。求：气相总传质系数及液相总传质系数。【解】因为物系服从亨利定律故有：气膜阻力占总阻力的百分数为：属气膜控制2021/8/314例5-5：用20℃的清水逆流吸收氨－空气混合气中的氨，已知混合气体温度为20℃，总压为101.3kPa，其中氨的分压为1.0133kPa，要求混合气体处理量为773m3/h，水吸收混合气中氨的吸收率为99％。在操作条件下物系的平衡关系为：若吸收剂用量为最小用量的2倍，试求(1)塔内每小时所

4、需清水的量为多少kg？(2)塔底液相浓度（用摩尔分数表示）。2021/8/315实际吸收剂用量L=2Lmin=2×23.8=47.6kmol/h＝856.8kg/h(2)X1=X2+V(Y1-Y2)/L=0+2021/8/316例5-6：某生产车间使用一填料塔，用清水逆流吸收混合气中有害组分A，已知操作条件下，气相总传质单元高度为1.5m，进料混合气组成为0.04(组分的Amol分率，下同)，出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下的平衡关系为Y*=2.5X(X、Y*均为摩尔比)，试求

5、：1）L/V为(L/V)min的多少倍？2）所需填料层高度。3）若气液流量和初始组成均不变，要求最终的尾气排放浓度降至0.0033，求此时所需填料层高度为若干米？2021/8/317解：1）L/V为(L/V)min的倍数2021/8/318对数平均推动力法2）所需填料层高度2021/8/3193）尾气浓度下降后所需的填料层高度尾气浓度2021/8/3110例5-7：用SO2含量为1.1×10-3(摩尔分数)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分数）的混合气中的SO2。已知进塔吸收剂流量为37800kg/h，混合气

6、流量为100kmol/h，要求SO2的吸收率为80%。在吸收操作条件下，系统的平衡关系为Y*=17.8X，求气相总传质单元数。2021/8/31112021/8/3112例6-1：质量分数与摩尔分数的相互换算:(1)甲醇-水溶液中，甲醇(CH3OH)的摩尔分数为0.45，试求其质量分数。(2)苯-甲苯混合液中，苯的质量分数为0.21，试求其摩尔分数。解：x与w之间的换算关系为：(2)所以:(1)例6-2：用一连续精馏装置在常压下，分离含苯41%（质量%，下同）的苯-甲苯溶液。要求塔顶产品中含苯不低于97.5%，塔

7、底产品中含甲苯不低于98.2%，每小时处理的原料量为8570kg。操作回流比为3，试计算：（1）塔顶及塔底的产品量；（2）精馏段上升蒸汽量及回流液量；分析：求W、D全塔物料衡算求xF、xW、xD求V、L已知R精馏段物料衡算解：（1）产品量(2)上升蒸汽量及回流量精馏段：例6-3：在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量为14000kg/h，组成wF为0.3（二硫化碳的质量分数，下同）。若要求釜液组成wW不大于0.05，馏出液回收率为90％。试求馏出液的流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔分

8、数表示。解：原料液平均摩尔质量MF=0.465×76+(1-0.465)×154=117.7kg/kmol所以F=14000/117.7=118.95kmol/h馏出液回收率DxD/FxF=90%DxD=0.9×118.95×0.465=49.78由全塔物料衡算F=D+W118.95=D+WFxF=DxD+WxW118.95×0.465=0.9×118.95×0.465+