化工原理(下册)第六章吸收习题答案解析讲课稿
化工原理吸收课后习题及答案
化工原理吸收课后习题及答案The latest revision on November 22, 2020第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少解 摩尔分数//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。
溶液中NH 3的量为 /311017n kmol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算或 ..00105001061100105x X x ===--．【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3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 3的摩尔分数0.1y =摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y y Y ==++ 气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 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/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
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
等于水扩散出管口的量，即
N A Ad
M
AdZ
则 dZ N AM 5.03 10 6 18 9.054 10 8 m / s
d
1000
在 0， Z 0 到 0， Z 2103m 之间积分，得
2 10-3 9.054 10-8
2.21104 s
6-6 含组分 A 为的混合气，用含 A 为（均为摩尔分数）的液体吸收其中的 A。
解
根据定义式 N A KG
pA p*A
K L c*A cA
和
p
* A
c*A H
，可知
KL
1 H
KG
所以只要求出 KG 即可。又
1 KG
1 kG
1 Hk L
1 5.67 10-5
1
1.98 10-3 0.075
17637
6734
24371
所以
KG 4.110-5 kmol / m2 • h • Pa
3.347104 kmol/
kPa• m3
所以得
c* CO2
HCO2
pCO2
3.347104 50 0.0167kmol/ m3
于是：（1）为吸收过程， c 0.0067kmol/ m3 。
（2）为解吸过程， c 0.0333kmol/ m3 。
分析 （1）推动力的表示方法可以有很多种，比如，用压力差表示时：
1000 kg / m3 ）
解：（1）根据已知条件
定义
p* NH3
987Pa
cNH 3
1/17 101/1000
0.5824kmol/ m3
p* NH 3
cNH3
H NH3
HNH3 cNH3 pNH3 5.9104 kmol/ m3 • Pa
化工原理习题解答(第六章)
第6章 蒸馏⑵()xx y 44.1111+=-+=α⑶由α计算所得的一系列y 、x 值与习题6-1之值很接近。
6-3．将含%24（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。
要求馏出液含%95易挥发组分，釜液含%3易挥发组分。
送至冷凝器的蒸气量为1h kmol 850-⋅，流入精馏塔的回流液量为1h kmol 670-⋅。
试求：（1）每小时能获得多少kmol 的馏出液？多少kmol 的釜液？（2）回流比DLR = 为多少？(答：1h kmol 180-⋅=D ， 1h kmol 6.608-⋅=W ；72.3=R )解：D L V +=，1h k m o l 180670850-⋅=-=-=L V D ，72.3180670===D L R ，W W D F +=+=180，W D F Wx Dx Fx +=即()03.018018095.024.0⨯-+⨯=F F ，解得：1h kmol 6.788-⋅=F ，6-4B A 精馏段 172.08.0+=x y 提馏段 018.03.1-=x y试求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。
（答： 38.0=f x ；86.0=d x ；06.0=W x ；4=R ）解：精馏段操作线的斜率为8.01=+R R， 4=⇒R ；精馏段操作线的截距为172.01=+R xD 。
86.0=⇒D x ；提馏段操作线在对角线的坐标为：W W x x y ==， 018.03.1-=⇒W W x x ，06.0=⇒W x ；泡点进料，q 线为垂直线，两操作线交点的横坐标为F x ，172.08.0-=F x y ， 018.03.1-=F x y ， 38.0=⇒F x 。
6-6．要在常压操作的连续精馏塔中把含4.0苯及6.0甲苯的溶液加以分离，以便得到含0.95苯的馏出液和04.0苯（以上均为摩尔分数）的釜液。
回流比为3，泡点进料，进料量为1h kmol 100-⋅。
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。
化工原理第六章第三节
称为“气相总传质单元高度” ，用
表示
HOG
HOG
V KY a
NOG
Y1
Y2
Y
dY Y*
——气相总传质单元数
Z HOGNOG
2020/10/10
Z HOLNOL
—液相总传质单元高度，m ；
HOL
—液相总传质单元数，无因次 ；
NOL
依此类推，可以写出通式：
HOL
L K xa
NOL
X1
X2
X
dX *
X
dX *
X
KY a, KX a
气相总体积吸收系数及液相总体积吸收系数
物理意义 在：推动力为一个单位的情况下，单位时间单 位体积填料层内吸收的溶质量。
2、传质单元高度与传质单元数
1）传质单元高度与传质单元数的概念
2020/10/10
V 的单位
[kmol / s]
KY a
[kmol /(m2 s)][m2 / m3 ][m2 ] [m]
X
填料层高度=传质单元高度×传质单元数
试写出用膜系数及相应的推动力表示的填料层高度的计算式。
2020/10/10
Z HG NG
HG
V k y a
—气膜传质单元高度，m
NG
Y1
Y2
Y
dY Yi
—气膜传质单元数
Z HL NL
HL
L k x a
—液膜传质单元高度，m
NL
X1
X2
dX Xi X
3）每小时用水量
L 2Lmin 2 25.8 51.6kmol/ h 928.8kg / h
三、塔径的计算 D 4VS
u
—空塔气速
化工原理(下册)_第六章吸收习题问题详解
6-1 已知在101.3 kPa(绝对压力下)，100 g 水中含氨1 g 的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa 。
试求：(1) 溶解度系数H (kmol ·m -3·Pa -1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m ；(4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H ，E ，m 值。
（假设：在上述围气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为10003/m kg ）解：（1）根据已知条件Pa p NH 987*3=3/5824.01000/10117/13m kmol c NH ==定义333*NH NH NH H c p =()Pa m kmol p c H NH NH NH •⨯==-34/109.5333（2）根据已知条件可知0105.018/10017/117/13=+=NH x根据定义式333*NH NH NH x E p =可得Pa E NH 41042.93⨯=（3）根据已知条件可知00974.0101325/987/**33===p p y NH NH于是得到928.0333*==NH NH NH x y m（4）由于H 和E 仅是温度的函数，故3NH H 和3NH E 不变；而p E px Ex px p x y m ====**，与T 和p 相关，故309.0928.031'3=⨯=NH m 。
分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。
（2）注意E ，H 和m 的影响因素，这是本题练习的主要容之一。
6-2 在25℃下，CO 2分压为50 kPa 的混合气分别与下述溶液接触：(1) 含CO 2为0.01 mol/L 的水溶液； (2) 含CO 2为0.05 mol/L 的水溶液。
试求这两种情况下CO 2的传质方向与推动力。
解： 由亨利定律得到*2250CO CO Ex kPa p == 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出()kPa E CO 51066.1252⨯=℃ 所以可以得到4*1001.32-⨯=CO x 又因为()()34525/10347.3181066.11000222m kPa kmol EM H OH OH CO •⨯=⨯⨯=≈-ρ℃ 所以得34*/0167.05010347.3222m kmol p H c CO CO CO =⨯⨯==- 于是：（1）为吸收过程，3/0067.0m kmol c =∆。
华南理工大学化工原理课件 第六章 吸收
图6-2 两类气液传质设备
4
第一节 概 述
三、吸收过程的分类 1.物理吸收与化学吸收 对于CO2气体的吸收, 用水做吸收剂而主要发生物理溶解过程, 用碱液做 吸收剂而主要发生化学反应过程。前者的本质是吸收质与吸收剂间无化 学反应,或者只有微弱的化学反应，吸收主要依靠吸收质在吸收剂中的物 理溶解度。后者是吸收质与吸收剂之间发生了明显的化学反应,由此将吸 收分为物理吸收与化学吸收。二者的特点如下： (1)物理吸收:是可逆的,其逆过程就是解吸过程；吸收的极限是吸收质的 溶解度；吸收速率为吸收质的扩散速率；热效应小；外加条件的影响是 ①加压有利于吸收,减压有利于解吸；②降温可增大吸收质溶解度,有利 于吸收,但扩散速率减慢,有可能降低速率,故温度要适中。 (2)化学吸收：其吸收平衡取决于化学平衡；吸收速率取决于扩散速率或 反应速率中最慢的一步；热效应大；既有可逆的又有不可逆的。 2.单组分吸收与多组分吸收:若混气中只有一个组分进入液相而被吸收, 则称为单组分吸收,否则为多组分吸收。
11
第二节 吸收中的气液相平衡
相平衡关系随物系的性质、温度和压力而异，通常由实 验确定。图6-3是由实验得到的SO2和NH3在水中的溶解度 曲线，也称为相平衡曲线。图中横坐标为溶质组分(SO2、
NH3)在液相中的摩尔分数xA，纵坐标为溶质组分在气相中
的分压 p。A 从图中可见：在相同的温度和分压条件下，不 同的溶质在同一个溶剂中的溶解度不同，溶解度很大的气 体称为易溶气体，溶解度很小的气体称为难溶气体；同一 个物系，在相同温度下，分压越高，则溶解度越大；而分 压一定，温度越低，则溶解度越大。这表明较高的分压和 较低的温度有利于吸收操作。在实际吸收操作过程中，溶
2
第一节 概 述
二、吸收在化工生产中的应用
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(2) 本题是并流还是逆流? 有区别吗 ?
(3) 如何才能不断移走热量? 该用填料塔还是板式塔 ?
(4) 不移走热量对吸收有什么影响 ?
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.，如有侵权请联系管理员删除
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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 0.12(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
0.01(摩尔分数)。试求被吸收的氨量(kg)和出口气体的体积(m3) 。
解 惰性气体量 V 1000 0.88 880m3 ，进口中 NH3 之量为120m3 ,出口中 NH3
之量为120 0.01 0.99 9m3 ,于是总出气量= 880 + 9 = 889m3 ,被吸收的 NH3 量为 0.12 0.88
①
由 xCO2
0.01 1000
1.8104 ，判断出将发生吸收过程，推动力
18
x 1.201104 ；
②由 xCO2 9104 ，判断出将发生解吸过程，推动力 x 5.99104
（2）推动力均用正值表示。
6-3 指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少，并在 x-y 图上表 示。
(1) 含 SO2 为 0.001(摩尔分数)的水溶液与含 SO2 为 0.03(摩尔分数)的混合气接 触，总压为 101.3 kPa，t=35℃；
①
p* CO2
cCO2 H CO2
0.01 3.347 104
29.9kPa
推动力
p 20.1kPa（吸收）
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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
0.121000101325 - 0.01 889101325 4544mol ,为 77.3kg。
8.314 298
8.314 298
分析 (1) 进行物料衡算时应以摩尔数或者质量为基准,一般不以体积为基准。此 处由于温度和压力均不变,故摩尔数的变化正比于体积的变化,所以以体积作为衡 算的基准。
3.347104 kmol/
kPa• m3
所以得
c* CO2
HCO2
pCO2
3.347104 50 0.0167kmol/ m3
于是：（1）为吸收过程， c 0.0067kmol/ m3 。
（2）为解吸过程， c 0.0333kmol/ m3 。
分析 （1）推动力的表示方法可以有很多种，比如，用压力差表示时：
化工原理(下册)第六 章吸收习题答案解析
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6-1 已知在 101.3 kPa(绝对压力下)，100 g 水中含氨 1 g 的溶液上方的平衡
氨气分压为 987 Pa。试求：
(1) 溶解度系数 H (kmol·m-3·Pa-1)；
(2) 亨利系数 E(Pa)；
(3) 相平衡常数 m；
(4) 总压提高到 200 kPa(表压)时的 H，E，m 值。 （假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为
m y*
x
p* px
Ex px
E p
，与 T
和
p
相关，故 mN' H3
1 0.928 3
0.309 。
分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。 （2）注意 E ， H 和 m 的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。
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6-2 在 25℃下，CO2 分压为 50 kPa 的混合气分别与下述溶液接触： (1)含 CO2 为 0.01 mol/L 的水溶液； (2)含 CO2 为 0.05 mol/L 的水溶液。
1/17 100/18
0.0105
可得
p* NH3
ENH3 xNH3
ENH3 9.42104 Pa （3）根据已知条件可知
于是得到
y* NH 3
p* NH 3
/
p
987/101325 0.00974
mNH3
y* NH3
xNH3 0.928
（4）由于 H 和 E 仅是温度的函数，故 H NH 3 和 ENH3 不变；而
(2) 气液组成及总压同(1) ，t=15℃； (3) 气液组成及温度同(1) ，总压为 300 kPa(绝对压力)。
解 (1) 根据《化工原理》教材中表 8-1 知 T = 35℃时，SO2 的 E 0.567104 kPa, 故
根据相平衡关系 , 得
m E 0.567 104 56 P 101 .3
y
* A
mx A
56
0.001
0.056
由于 y*A yA ，所以将发生解吸过程。传质推动力为
y 0.056 0.03 0.026
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(2 ) T = 15℃时 , SO2 的 E 0.294104 kPa，故
根据相平衡关系 , 得
E 0.294 104
m
29
P 101 .3
y
* A
mx A
29
0.001
0.029
由于 y*A yA ，所以将发生吸收过程。 传质推动力为
y 0.03 0.029 0.001
(3)同理可知 , 当 T = 35℃，p = 300 kPa 时 , E 0.567104 kPa，故 m E 18.9 P
y*A mx A 18.9 0.001 0.0189
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℃
H2O EMH2O
1000 1.66105 18
1000 kg / m3 ）
解：（1）根据已知条件
定义
p* NH3
987Pa
cNH 3
1/17 101/1000
0.5824kmol/ m3
p* NH 3
cNH3
H NH3
HNH3 cNH3 pNH3 5.9104 kmol/ m3 • Pa
（2）根据已知条件可知
根据定义式
1/17
xNH 3