化工原理气体吸收典型例题题解
化工原理课后习题答案6气体吸收
第6章气体吸收1）总压100 ，温度25C 的空气与水长时间接触，水中的’的浓度为多少?分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。
空气中的体积百分率为0.79。
解：将空气看作理想气体：y=0.79 p*=yp=79kPa 查表得 E=8.76X i05kPa6x p*/E 10H= /(EMS) 1000/(8.76 105 18)6.342 10 6kmoL/(kN.m)C=p*H=79 0.342 X0-5=5.01 X0-4kmol/m 32）已知常压、25T 下某体系的平衡关系符合亨利定律， 亨利系数E 为」… 大气压，溶质A 的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触： ①溶 质A 浓度为'：，f的水溶液；②溶质A 浓度为门八的水溶液； ③溶质A 浓度为的水溶液。
试求上述三种情况下溶质 A 在二相 间的转移方向。
0.001 x2 ------------ 31 10180.003x 3---- 31 10 "8解: E=0.15X 104atm ，p=0.054atm ， E015 P0.021 103/18X 1 104 3.6 10 • y 1 mx 1 0.054 P=1atm, y=p/P=0.054y 1 •••平衡 18 10 0.027y 2•••气相转移至液相54 10• y 3 mx30.08 1 y3P=3atm y=0.054 … yE=0.15X 104atm•••液相转移至气相4m=E/P=0.05X 10X4=X3=5.4X 10-5• y 4 mx4 0.027 • y y y4 0 •••气相转移至液相3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气〜硫化氢混合气中的硫化氢。
总压为1大气压。
已知塔底气相中含 "一「- 1.5% （摩尔分率），水中含 "八的浓度为-- !.■（摩尔分率）。
试求塔底温度分别为5C及30E时的吸收过程推动力。
化工原理吸收课后习题及答案
相组成的换算【5-1】 空气和CQ 的混合气体中，CQ 的体积分数为20%求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多解 因摩尔分数=体积分数，y 0.2摩尔分数x 0.0105或 X 021061 x 1 0.0105【5-3】进入吸收器的混合气体中， NH 的体积分数为10%吸收率为 90%求离开吸收器时 NH的组成，以摩尔比 Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为解原料气中NH 的摩尔分数y 0.1 W 0.1 Y 1 1 0.1111 y 1 0.1吸收器出口混合气中 NH 的摩尔比为少？时, 摩尔比 丫 —1 y 【5-2 】20 C 的 l00g 0251 0.2水中溶解IgNH s NH 在溶液中的组成用摩尔分数 x 、浓度c 及摩尔比X 表示各为多少?解摩尔分数x 1/17 1/17 100/18=0'0105浓度c 的计算20C, 溶液的密度用水的密度998.2 kg / m 3 代替。
溶液中NH 的量为 31 10 /17kmol 溶液的体积 101 10 3 / 998.2 m 33 1 10 /1733 ----------------- =0 281kmol/ mV 101 10 3/ 998.2［、. s998 23或 c -x .02105 0.582kmoJ/m 3M s18NH 与水的摩尔比的计算溶液中NH 的浓度c 摩尔比 摩尔分数y 2 ~^= 0.01110.010981 Y2 1 0.0111【5-4】l00g 水中溶解lg NH 3，查得 气液相平衡20C 时溶液上方 NH 3的平衡分压为798Pa 。
此稀溶液的气 液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数 E(单位为kPa)、溶解度系数H[单位为kmol/(m 3 kPa)]和相平衡常数总压为100kPa 。
1/17解液相中NH 3的摩尔分数x 1/17 100/18-溶解多少克氧？已知 10C 时氧在水中的溶解度表达式为 衡分压，单位为kPa ; x 为溶液中氧的摩尔分数。
化工原理第六章吸收习题答案解析
由于 y*A yA ，所以将发生吸收过程。推动力为
示意图见题 6-3 图。
y 0.03 0.0189 0.0111
题 6-3 图
分析 体会通过改变温度和总压来实现气液之间传质方向的改变 ,即吸收和解 吸。
6-4 氨-空气混合气中含氨(摩尔分数)，在常压和 25℃下用水吸收，过程中不 断移走热量以使吸收在等温下进行。进气量为 1000 m3 ，出口气体中含氨(摩尔 分数)。试求被吸收的氨量(kg)和出口气体的体积(m3) 。
①
p* CO2
cCO2 H CO2
0.01 3.347 104
29.9kPa
推动力
p 20.1kPa（吸收）
②
p* CO2
cCO2 H CO2
0.05 3.347 104
149.4kPa
推动力
p 99.4kPa（解吸）
或者 , 用摩尔分数差表示时
①
由
xCO2
0.01 1000
1.8104
NA
DP RTZ
pA1 pA2 ln pB2 pB1 pB2 pB1
查教材附录水的物理性质得，20℃时水的蒸汽压为。已知条件为：
pA1 101.3kPa, pA2 0kPa, pB2 101.3kPa, pB1 101.3 2.3346 98.97kPa, P pA2 pB2 101.3kPa,
试求这两种情况下 CO2 的传质方向与推动力。 解： 由亨利定律得到
pCO2 50kPa ExC*O2 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出
ECO2 25℃ 1.66105 kPa
所以可以得到
又因为
x* CO2
3.01104
HCO2 25℃
化工原理 吸收计算题(KEY)答案
吸收计算题-10题-2012（一）某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。
混合气流速为V=16kol/)(2m h ⋅，操作压力P=101.3kPa 。
已知容积传质系数)/(6.643m h kmol a k y ⋅=，)/(6.163m h kmol a k L ⋅=，相平衡关系为A A c p 62.4=（式中气相分压A p 的单位是kPa ，平衡浓度单位是3/m kmol ）。
求：（1）容积总传质系数a K y 及传质单元高度OG H ；（2）液相阻力占总传质阻力的百分数。
解： （1）由亨利定律x Hc Hc Ex P M ⋅=== mx y =MM M c c P Hc m 0456.03.10162.4/===∴3/6.16m h kmol c ac k a k M M L x ⋅==kmol m h c c a k mMM x /1075.26.160456.033⋅⨯==∴-ak m a k a K x y y +=11=kmolm h /0182.01075.26.64133⋅=⨯+-3/9.54m h kmol a K y ⋅=∴)(291.09.5416m a K V H y OG ===（1） 液相阻力占总阻力的百分数为：%1.15151.00182.01075.2/1/3==⨯=-a K a k m y x（二）某填料吸收塔用含溶质0002.02=x 的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比L/V=3，气体入口质量分数01.01=y 回收率可达90.0=η。
已知物系的平衡关系为y=2x 。
今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至00035.02='x ，试求： （1） 可溶组分的回收率η'下降至多少？ （2） 液相出塔摩尔分数1x '升高至多少？ 解： （1）001.0)9.01(01.0)1(12=-⨯=-=ηy y667.032/1===V L m A]1)11ln[(1112211Amx y mx y A AN OG +----==38.5]667.020002.0001.020002.001.0)667.01ln[(667.011=+⨯-⨯---当2x 上升时，由于H 不变，OG H 不变OG OG H H N /=∴也不变，即]667.0200035.0200035.001.0)667.01ln[(667.01138.52+⨯-'⨯---=y0013.02='y 87.001.00013.001.0121=-='-='y y y η（1） 物料衡算)()(2121x x L y y V '-'='- 2211)(x y y L Vx '+'-='∴=00325.000035.0)0013.001.0(31=+-⨯（三）有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa ，用清水吸收200m 3/h 氨-空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。
化工原理吸收习题及答案
13 在填料层高度为5m 的常压填料塔内，用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分，气液逆流接触，液气比为1.5，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x ，溶质回收率为90%。
今若保持气液两相流量不变，而欲将回收率提高到95%，问填料层高应增加多少m ？ 解：原工况下： 8.05.12.1==G L m ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--⎪⎭⎫ ⎝⎛--=L m G L m G Lm G L m G m x y m x y L m G N L mG OG η111ln 11ln 1ln 112221 ()15.58.09.0118.01ln 8.011=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+---= m N H H OG OG 97.015.55=== 新工况下：L,G 不变,m 不变,∴H OG 不变, mG/L 不变,η’=0.95 ()84.78.095.0118.01ln 8.011=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+---= 又L 、G 不变，m 不变OG H ∴不变m N H H OGOG 6.784.797.0=⨯='⋅=' 填料层应增加的高度 m H 6.256.7=-=∆14 拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收废气中的氨气。
废气流量为2500m 3/h （标准状态），废气中氨的浓度为15g/m 3（以标准状态计），要求回收率不低于98%。
若吸收剂用量为3.6 m 3/h ，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x ，气相总传质单元高度为0.7m 。
试求：(1)全塔气相平均吸收推动力；(2)所需填料层高度。
解：(1) h kmol V G /61.1114.2225004.22===h kmol L /2001810006.3=⨯= 摩尔分率 0198.04.22100017151==y ()()000396.0%9810198.0112=-⨯=-=ηy y 0108.061.111200000396.00198.02211=-=+-=x G L y y x 00684.00108.02.10198.0111=⨯-=-=∆mx y y ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-⎪⎭⎫ ⎝⎛--='L m G L m G L m G 'OG 111ln 11N η000396.002.1000396.0222=⨯-=-=∆mx y y 00226.0000396.000684.0ln 000396.000684.0ln 2121=-=∆∆∆-∆=∆y y y y y m (2) 59.800226.0000396.00198.021=-=∆-=m OG y y y N m N H H O G O G 0.659.87.0=⨯=⋅=15 流率为0.04kmol/(m 2⋅s)的空气混合气中含氨2%（体积%），拟用一逆流操作的填料吸收塔回收其中95%的氨。
气体吸收(化工原理)习题及答案
气体吸收（化工原理）习题及答案气液平衡1．在常压、室温条件下，含溶质的混合气的中，溶质的体积分率为10％，求混合气体中溶质的摩尔分率和摩尔比各为多少？解：当压力不太高，温度不太低时，体积分率等于分摩尔分率，即y=0.10根据 y-1y Y ＝，所以0.110.1-1 0.1Y =＝ 2．向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m 3，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3。
试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。
解：查得30℃，水的kPa 2.4=s pkPa 1.972.43.101*=-=-=s A p p p稀溶液：3kmol/m 56.55181000==≈S M c ρ421017.556.5510875.2--⨯=⨯==c c x A kPa 10876.11017.51.9754*⨯=⨯==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21.9710875.2342*⋅⨯=⨯==--A Ap c H 18543.10110876.15=⨯==p E m 3．在压力为101.3kPa ，温度30℃下，含CO 2 20％（体积分率）空气－CO 2混合气与水充分接触，试求液相中CO 2的摩尔浓度、摩尔分率及摩尔比。
解：查得30℃下CO 2在水中的亨利系数E 为1.88×105kPaCO 2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 kPa)kmol/(m 1096.2181088.11000345⋅⨯=⨯⨯==-S SEM H ρ kPa 3.2033.10120.0*A =⨯==yp p334*km ol/m 1001.63.201096.2--⨯=⨯⨯==A A Hp c 18523.1011088.15=⨯==p E m 4-101.0818520.20m y x ⨯=== 4-4--4101.08101.081101.08x -1x X ⨯=⨯⨯=－＝ 4．在压力为505kPa ，温度25℃下，含CO 220％（体积分率）空气－CO 2混合气，通入盛有1m 3水的2 m 3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m 3时停止进气。
化工原理课后习题答案第七章吸收习题解答
化工原理课后习题答案第七章吸收习题解答第七章吸收7-1 总压101.3 kPa ，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4.13 MPa ，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/m 3）解：溶质在液相中的摩尔分数：50640.01391000501864x ==+ 二氧化硫的平衡分压：*34.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==??相平衡常数：634.1310Pa40.77101.310PaE m P ?===?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1.52×105 Pa ，亨利系数E 为48.9MPa 。
解：相平衡常数为：6548.910321.711.5210E m P ?===? 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：15340.04305953429y ==+若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：41max 0.0430 1.3410321.71y x m -===?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NO 2 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO 2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa ，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =1.68×102 kPa ；（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：51311.6810Pa 1.658101.310Pa E m P ?===? *1 1.6580.0030.00498y m x ==?=由于 *y y >，所以该过程是吸收过程。
化工原理吸收习题及答案
化工原理吸收习题及答案化工原理吸收习题及答案化工原理是化学工程专业的一门基础课程，主要涉及化学反应原理、物质转化和传递过程等内容。
其中，吸收是一种常见的分离和纯化技术，在化工生产中起到重要作用。
为了帮助学生更好地理解和掌握吸收原理，以下将介绍一些化工原理吸收习题及答案。
习题一：某化工厂需要将氨气从废气中吸收出来，工艺流程如下：氨气从废气中通过气体吸收塔进入吸收液中，吸收液中的氨气通过反应与溶液中的酸发生反应生成盐类。
请回答以下问题：1. 吸收液中的酸应选择什么样的性质？2. 如何选择合适的吸收液浓度？3. 吸收液中酸的浓度越高，吸收效果会如何变化？答案一：1. 吸收液中的酸应选择具有较强酸性的物质，例如硫酸、盐酸等。
这样的酸性物质可以与氨气快速反应生成盐类，实现氨气的吸收。
2. 吸收液的浓度应根据氨气的浓度和吸收效果要求来选择。
一般来说，如果氨气浓度较高，吸收液的浓度也应相应提高，以增加吸收效果。
3. 吸收液中酸的浓度越高，吸收效果会更好。
因为酸浓度越高，氨气与酸反应生成盐类的速率越快，吸收效果也就越好。
习题二：某化工过程中，需要从气体混合物中吸收二氧化硫。
已知气体混合物中的二氧化硫浓度为10%，请回答以下问题：1. 选择合适的吸收液时，应考虑哪些因素？2. 如果吸收液中的溶剂选择不当，会对吸收效果产生什么影响？3. 吸收液中的溶剂浓度选择应如何确定？答案二：1. 在选择合适的吸收液时，应考虑溶剂与待吸收气体的亲和力、反应速率、溶解度等因素。
合适的吸收液应能够与二氧化硫发生反应生成稳定的产物，并且具有较高的溶解度。
2. 如果吸收液中的溶剂选择不当，可能会导致吸收效果不佳甚至无法吸收。
例如，如果溶剂与二氧化硫反应生成的产物不稳定，会导致产物再次分解释放出二氧化硫，从而无法实现吸收的目的。
3. 吸收液中的溶剂浓度选择应根据二氧化硫的浓度和吸收效果要求来确定。
一般来说，如果二氧化硫浓度较高，吸收液的溶剂浓度也应相应提高，以增加吸收效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 1 1 K x kx ky m
平均推动力方法的另一种表达方式：
当气液平衡关系可以用亨利定律来表示时，y=mx
N OG y1 y 2 y1 y 2 y 1 ln y m y 1 y 2 y 2
y1 y 2 y m x1 ln 1 y1 m x1 y 2 m x 2 y 2 m x2
0 24.9 46.7 74.8
ks
z mm
10 20 30 40 50来自气流B9.34z
液 体 A
109.0
60
在101.3kPa , 48oC下，测定CCl4在空气中 的扩散系数。
解： 作拟定态处理，某时刻τ，扩散距离为 z时的分子扩散速率
P D pB 2 NA ln RT z pB 1
膨胀槽内CO2发生解吸,解吸后,CO2在气、液相中的浓度是呈平衡的。 解吸气的总压力（即膨胀槽中压力）为
PT 20 103 101.3 103 121.3 103 Pa
25oC时水的饱和蒸气压
pw 3.2 103 Pa
可见水蒸气的分压是很小的，一般来说，可以不考虑。
吸 收 塔
解 吸 塔
解：吸收塔塔底气相中CO2的分压（绝对压）
pCO2 1 106 0.1 106 30% 0.33 106 Pa
查 25oC下，CO2在水中溶解的亨利系数 E 1.66 102 MPa CO2在水中的饱和浓度(最大浓度)
xCO2 0.33 106 2 0 . 20 10 0.002 8 E 1.66 10 pCO2
996 CM Cs
E 1.88 10 kPa
5
C CO2
1.0
44 mol 1 kmol 1 l 44 m 3
18 .02 55 .3 kmol 1 m3
x CO2
C CO2 CM
44 4.11 10 4 55.3
1
pCO2 1200 5.0% 60kPa
膨胀之后水中的CO2含量
m 0.0049 0.0017 0.0032kg / kg
71.1 10 5 44 m2 0.0017 1 18
例3： 扩散传质速率方程式的应用----气相扩散系数的测定
在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体，该组分通过静止 气层 z 扩散至管口被另一股气流 B 带走。紧贴液面上方组分A的分 压为液体A在一定温度下的饱和蒸气压，管口处A的分压可视为零。 组分A的汽化使扩散距离 z 不断增加，记录时间τ与 z的关系。
2 M A DP pB 2 z z0 RT ln p B1 L
2 2
2 M A DP pB 2 z z0 RT ln p B1 L
2 2
在直角坐标上，以 z2为纵坐标，τ为横坐标，得直线的斜率B，其 中含扩散系数 D
pCO2 121.3 10 3.2 10 118.1 10 Pa
3 3 3
液相中的CO2浓度
x CO 2
118.1 103 5 71 . 1 10 E 1.66 108
pCO2
膨胀之前水中的CO2含量
x1 0.002 44 0.002 0.0049kg / kg X1 0.002 m 1 1 18 1 x1 1 0.002
第8章 吸收 典型例题题解
相平衡关系的应用 例1：在总压1200kPa ,温度303k下，含CO25.0%（V%）与含CO2 1.0g/l 的水溶液相遇，问：发生吸收还是解吸？并以分压差表示传 质的推动力。 解：
判断传质的方向，即将溶液中溶质的平衡分压pe 与气相中的分压进行比较。
pCO2 ,e ExCO2
根据流程画操作线 例1：吸收塔根据流程画操作线
y1
x2
x3
y3
y2 x1
x2
y1
y2
y3
L G
L G
x3
x2
x1
例2：解吸塔根据流程画操作线 操作线在平衡线的下方因为 y e y
L
x1
G
y1
1 L 2
1
y
L G
x2
y2
y2
y3 0
x3
1 L 2
x3
B 3.21 10 3
m2 s
z2
2 1 m D B 9.12 106 2 M A P ln pB 2 s pB 1
L RT
传质阻力的问题
ky 小或 m小，气膜控制
1 m ky kx
1 1 m K y ky kx
kx 小或 m大，液膜控制
1 1 kx ky m
pCO2 ,e ExCO2 1.88 105 4.11 104 77.3kPa
解吸
pCO2 ,e pCO2 77.3 60 17.3kPa
pCO2 ,e pCO2
例2：惰性气体与CO2的混合气体中，CO2的体积分数为30% ，在 表压1 Mpa下用水吸收。设吸收塔底水中溶解的CO2达到饱和，此 吸收液在膨胀槽中减压（表压）至20kPa ，放出大部分CO2 ，然后 再在解吸塔中吹气解吸。设全部操作范围内水与CO2的平衡关系服 从亨利关系，操作温度为20oC ，求1kg水在膨胀槽中最多能放出多 少kg的CO2气体？ 膨胀槽
气流B
z
液 体 A
在dτ时间内汽化的CCl4量=CCl4扩散出管口的量
AN A d
L Adz
MA
L dz NA M A d
P D pB 2 L dz ln RT z pB1 M A d
z0
2zdz
z
2M A
L
DP pB 2 ln d RT pB 1 0
y1 y 2 y1 mx1 ln y1 y 2 m x1 x 2 y 2 mx2
y1 y 2 y1 mx 1 ln y1 y 2 m G y1 y 2 y 2 mx 2 L y mx1 1 N OG ln 1 m y 2 mx2 1 L G