化工原理-第8章-气体吸收-典型例题题解(2)
化工原理--第八章 气体吸收
第八章气体吸收1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。
试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。
解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+由*p Ex=亨利系数为*15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p ===由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。
40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S ⋅=⋅⨯==EM H ρ2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c ==对于稀水溶液，总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa <*p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3.在总压为110.5kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
化工原理 第8章 气体吸收 典型例题题解(2)
解： y1 y 3 0.91
y1
y3 1 0.91 y1 0.09 y1
y2 y3 y1 y 2 y1 y2
y y3 y y2 L 1.43 1 1.43 2 y1 y2 G 0 0 m m
y1 y 2 y 2 0.09 y1 y1 y2
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
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
分析 HOG
HOL NOG
NOL 的关系：
H H OG N OG H OL N OL
H OG G m G L m 1 H OL K ya m K ya K xa L A G
A H OG H OL
1 N OG N OL A
mK y a K x a
H H OG N OG H OL N OL
1 H OL N OG H OL N OL A
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。
化工原理第八章习题答案
气体吸收单元自测题答案一、填空题1．组分在溶剂中溶解度的差异2．难溶3．大于、上方4．易溶、0.09975．液相、气相；降低、升高6．存在气液相界面、在相界面上气液达到平衡、传质阻力集中在液膜和气膜内；气膜、液膜7．几乎不变、增大8．增大、增加9．无限高10．90%11．mG /L 、L /mG12．减小、减小、减小、不变、减小、不变13．不变、减小、减小14．减小、增大二、选择题1．A 2．D 3．A 4．C 5．C6．B 7．A 8．B 9．C 10．C三、问答题1、答：气体出塔含量y 2增大，达不到设计要求，液体出塔含量x 1也增大。
2、答：(1)在L /G ＞m 情况下，y 2受相平衡约束等于mx 2，增大L 不会降低y 2，只会无谓降低x 1，增大操作负荷。
(2)在L /G ＜m 情况下，增L 大对降低y 2效果显著。
3、答：判断过程方向；指明过程极限；计算过程推动力。
四、推导题推导：出塔气相组成12)1(Y Y η-=由最小液气比的定义式得21212*121min /X m Y Y Y X X Y Y G L --=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛因为以纯溶剂为吸收剂，所以X 2＝0，则ηηηm m m Y Y Y G L =--=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛)]1(1[/)1(111min 五、计算题1、解：出塔气气相组成001053.095.005.0)98.01()1(12=⨯-=-=Y Y η最小液气比176.12.1/05263.0001053.005263.0/2121min =-=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛X m Y Y Y G L 气体处理量为kmol/h 16.126273314.82826325.101=⨯⨯==RT pV G (1)出塔液相组成03133.0)001053.005263.0(176.14.11)(211=-⨯=-=Y Y L G X (2)清水的耗用量kmol/h 71.20716.126176.14.1=⨯⨯=L (3)填料层高度塔横截面积为m 2785.013600/2826==Ω气相总传质单元高度m 893.0785.018016.126=⨯=Ω=a K G H Y OG 平均对数推动力为005259.0 001053.003133.02.105263.0ln 001053.003133.02.105263.0ln )()(22112211=⨯--⨯-=-----=∆mX Y mX Y mX Y mX Y Y m 气相总传质单元数81.9005259.0001053.005263.021=-=∆-=m OG Y Y Y N 填料层高度m 76.881.9893.0=⨯==OG OG N H H 2、解：(1)出塔液相组成0162.075.08.0015.01015.08.075.0/11=⨯-=⨯=Y X (2)清水用量出塔气体中溶质的浓度为000305.0015.01015.0)98.01()1(12=-⨯-=-=Y Y η入塔气相组成015228.01=Y 入塔气体的量kmol/h 9665.19293314.848033.101=⨯⨯==RT pV G kg/h 24.325kmol/h 069.18 0162.0)000305.0015228.0()015.01(9665.19)(2121==-⨯-⨯=--=X X Y Y G L 3、解：(1) 0045.009.0)95.01(009.0221=⨯-===y x y 368.1)2.1/09.0/()0045.009.0(2.1)/(2.1/min =-==G L G L 00872.0)0045.0/015.0(/)0045.0015.0(0045.0015.02.10625.009.00625.0368.1/)0045.009.0(/)(21211=-=∆=∆=⨯-=∆=-=-=Ln y y y L y y G x m m H N OG 84.78.08.98.900872.0/)0045.009.0(=⨯==-=(2)0005.00625.009.0211===x x y 00`22212124.94)09.0/0052.0(1/1 0052.0 368.1)/()( / =-=-===--∴y y y x x y y G L η解得：不变 5、解：解吸塔操作正常时，吸收塔液体出口含量013.0001.05.1002.002.0)(2211=+-=+-=x y y L G x 此时吸收过程的平均推动力与传质单元数分别为：00211.0 001.02.1002.0013.02.102.0ln )001.02.1002.0()013.02.102.0(ln )()(22112211=⨯-⨯-⨯--⨯-=-----=∆mx y mx y mx y mx y y m 53.800211.0002.002.021=-=∆-=m OG y y y N 当解吸塔操作不正常时，N OG 不变。
陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)课后习题(第8~10章)【圣才出品】
系统，
，则
液相推动力 气相推动力
8-5 某逆流吸收塔塔底排出液中含溶质 x＝2×10－4（摩尔分数），进口气体中含溶质
2.5％（体积分数），操作压强为 101kPa。气液相平衡关系为 y＝50x。
现将操作压力由 101kPa 增至 202kPa，问塔底推动力（y－ye）及（xe－x）各增加至
原有的多少倍。
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解：已知：G＝l6kmol/（m2·h），p＝l01.3kPa，kya＝64.6kmol/（m3·h），kLa＝16.6kmol/ （m3·h），pA＝4.62cA，（pA：kPa，cA：kmol/m3）。求：（1）Kya，HOG；（2）液相阻力
解：已知： 查
图 8-2-3 。求 。
，饱和蒸汽压 pA1＝4.24kpa，则
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pB1 101.3 4.24 97.06kPa
pB2 101.3kPa
pBm
pB2 ln
pB1 pB2
101.3 97.06 ln 101.3
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陈敏恒《化工原理》（第 4 版）（下册）课后习题
第 8 章 气体吸收
（一）习题 气液相平衡 8-1 在盛水的鼓泡吸收器中通入纯 C02 气，如图 8-2-1 所示，经长期接触后测得水中 C02 的平衡溶解度为 2.857×10－2mol/L 溶液。鼓泡器中的总压为 l01.3kPa，水温 30℃， 溶液的密度ρm＝996kg/m3。求亨利系数，并将此实验值与文献值 E＝188.5MPa 作比较。
《化工原理》第八章-吸收章练习
mG L
) 1
1
mG ] L
L
1
1 0.926
ln[(1
0.926) 1
1 0.9
0.926]
6.9
H OG
H OL
mG L
1.2 0.926
1.11m
H=HOGNOG=1.11×6.9=7.66m
(2) 当NOG→∞时，由于
mG 1 , x2=0
L
y2min=mx2=0, ηmax=100%
mG ] L
L
↑；不变
二、作图题
以下各小题y~x图中所示为原工况下的平衡线与操 作线，试画出按下列改变操作条件后的新平衡线 与操作线：
1．吸收剂用量增大
2．操作温度升高
1．吸收剂用量增大
2．操作温度升高
3．吸收剂入口浓度降低
3．吸收剂入口浓度降低
三、用清水逆流吸收除去混合物中的有害气体， 已知入塔气体组成，y1=0.1，η=90%，平衡关系： y=0.4x，液相传质单元高度HOL=1.2m，操作液气 比为最小液气比的1.2倍。试求：
8．GL m , y2min=mx2=0；
L m,
G
x1
y1 m
y2
y1
L ( y1 Gm
x2 )
0.1 0.1 1.5 2
0.025
9． L m
G
，NOG
y1 y2 ym
y1 y2 y2 mx2
1
9
10．N OG
1 1 mG
ln[(1
mG ) L
y1 y2
mx 2 mx 2
8．设计时，用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系 为y=2x，入塔y1=0.1，液气比(L/G)=3，则出塔气 体浓度最低可降至 ，若采用(L/G)=1.5，则出 塔气体浓度最低可降至 。
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-气体吸收作业(含答案)
气体吸收1.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u30℃，水的kPa 2.4=s p kPa 1.972.43.101*=-=-=s Ap p p稀溶液：3kmol/m 56.55181000==≈SM 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*⋅⨯=⨯==--AA p c H18543.10110876.15=⨯==p E m 2．在总压101.3kPa ，温度30℃的条件下, SO 2摩尔分率为0.3的混合气体与SO 2摩尔分率为0.01的水溶液相接触，试问：（1） 从液相分析SO 2的传质方向；（2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO 2的传质方向；（3） 其他条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa 时SO 2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。
解：(1)查得在总压101.3kPa ，温度30℃条件下SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa 所以 ==p E m =3.1014850 47.88 从液相分析00627.088.473.0*===m y x < x =0.01 故SO 2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。
（2）查得在总压101.3kPa ，温度0℃的条件下，SO 2在水中的亨利系数E =1670kPa==p E m 3.1011670 =16.49 从气相分析y *=mx=16.49×0.01=0.16<y=0.3故SO 2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。
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0.20 102
0.002
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。
2
y3 0 x3 G
x2 x1
1L 2
x2
x3
1L 2
G
y1
y2
G y3 0
例1： 吸收塔高（填料层高）的计算
在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨--空气混合气中的氨，混 合气流量为0.025kmol/s,混合气入塔含氨摩尔分数为0.02，出塔含氨
摩尔分数为0.001。吸收塔操作时的总压为101.3kPa，温度为293k， 在操作浓度范围内，氨水系统的平衡方程为y=1.2x ，总传质系数
G
G min
x1
x2
Gy1
L
y2
y1 L
y2
0.02 0.001 0.0139 1.37
G
填料层高度的计算：
H HOG N OG G
K ya NOG
0.025
H OG
4 12
0.0522
0.609m
求NOG
H HOG NOG 0.609 9.84 6.0m
方法1：ym
x2
x2
y2 m
0.005
H
H OL
NOL
L K xa NOL
L mKya
x1 x2
xm
H 16.6m
分析 HOG HOL NOG NOL 的关系：
H H OG N OG HOL N OL
G mG L m 1
H OG
K ya
m
K ya
K xa
L G
A HOL
H H OG N OG HOL N OL
E 1.88 105 kPa
C CO2
1.0 44
m
ol
1l
1 kmol 44 m 3
CM
Cs
996 18.02 1
km ol 55.3 m 3
xCO2
CCO2 CM
1 44 4.11 104
55.3
pCO2,e ExCO2 1.88105 4.11104 77.3kPa
pCO2 1200 5.0% 60kPa
AN Ad
L Adz
MA
NA
L
MA
dz
d
P D ln pB2 L dz RT z pB1 M A d
z
液 体
A
z 2zdz 2M A DP ln pB2 d
z0
L RT pB1 0
z2
z02
2MA
L
DP RT
ln
pB2 pB1
z2
z02
2MA
L
DP RT
ln
pB2 pB1
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
Kya=0.0522kmol/(s.m3)。若塔径为1m ，实际液气比是最小液气比 的1.2倍，求所需塔高为多少？
解： L y1 y2 y1 y2 0.02 0.001 1.14
G min
x1e x2
y1 m x2
0.02 1.2
0
L 1.2 L 1.2 1.14 1.37
N A K y y ye
x
x2
y L
y2
G
m E P
E f t
例 1：气体处理量的变化对吸收操作的影响
某吸收塔在101.3kPa ,293K下用清水逆流吸收丙酮--空气混合物中
的丙酮，当操作液气比为2.1时，丙酮回收率可达95% 。已知物系
在低含量下的平衡关系为y=1.18x ,操作范围内总传质系数Kya近似 与气体流率的0.8次方成正比。今气体流率增加20% ，而液量及气
B
y2 y1
xA
xB
用清水吸收混合气中的SO2 ，气体经两塔后总的回收率为0.91 ，两 塔的用水量相等，且均为最小用水量的1.43倍，两塔的传质单元高 度均为1.2m 。在操作范围内物系的平衡关系服从亨利定律，试求 两塔的塔高。
解： y1 y3 0.91
y1
y3 1 0.91y1 0.09 y1
B 3.21 103 m 2 s
z2
D B LRT 1 9.12106 m2
2M AP ln pB2
s
pB1
传质阻力的问题 ky 小或 m小，气膜控制
1 m
ky
kx
1 1 m Ky ky kx
kx 小或 m大，液膜控制
1 1 kx ky m
11 1
Kx kx ky m
平均推动力方法的另一种表达方式：
ks
0 9.34 24.9 46.7 74.8 109.0
z mm
10 20 30
气流B
z
液 体
A
40
50
在101.3kPa , 48oC下，测定CCl4在空气中
60
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
NA
P RT
D z
ln
pB2 pB1
气流B
在dτ时间内汽化的CCl4量=CCl4扩散出管口的量
G
y1 0
1 m 1
m
A L 1.43 0.7
G
N OG1
1 1 1
ln1
1 A
y1 y2
0 0
1
A
A
1Hale Waihona Puke 11ln1
1 1.43 0.7
1 0.3
1
1.43
0.7
2.33
1.43 0.7
例2：
N OG2
1 1 1
ln1
1 A
y2 y3
0 0
1
A
A
1
1
1
ln1
1 1.43 0.7
塔板数。
E0
NT Np
Np
NT E0
Np 为达到同样分离效果所需要的实际塔板数。
吸收操作的调节
调节的目的：增大吸收率 调节的方法：改变吸收剂的入口条件，包括：流量L 、浓度x2 、温度t 三方面。
（1）流量L的调节
L kx NA
L x1 N A y2
N A K y y ye
流量L的调节作用是有限的。
pCO2 121.3 103 3.2 103 118.1103 Pa
液相中的CO2浓度
xCO 2
pCO2 E
118.1 103 1.66 108
71.1 105
膨胀之前水中的CO2含量
X1
x1 1 x1
0.002 0.002 1 0.002
m1
0.002 44 1 18
0.0049kg / kg
N A1
N OG A ln A
A 1时 N N OG
A 1时 N N OG
A 1时 N N OG
HETP-----分离作用等同于一块理论板的实际填料层的高度。
H H OG N OG HETP NT
A 1时 NT N OG
H OG HETP
若应用板式塔进行吸收，根据塔板效率，由理论塔板数换算到实际
液进口浓度不变，试求：
利用填料层高度不变这一特点。
1、丙酮的回收率有何变化？
2、单位时间内被吸收的丙酮量增加多少？
3、吸收塔的平均推动力有何变化？
y1 y2
y1
求：NOG f (, )
L G min
y1 y2 y1 0
m
L L m
G G min
m
1 m 1
A
L G
N OG
1 1 1
ln1
1 A
y1 y2
mx 2 mx 2
1
A
A
y2 (1 ) y1
1
NOG
1
1
ln
1
1
1
1
1
例2：
水
y3
A
当气液平衡关系可以用亨利定律来表示时，y=mx
N OG
y1 y2 y m
y1 y2 ln y1 y1 y2 y2
y1
y1 y2
m x1 y2
m x2 ln
y1 y2
m x1 m x2
y1
y1 y2
y2 mx1
x2 ln
y1 y2
mx 1 mx 2
y1 y2
ln y1 m x1
y1
y2
m
G L
y1
y2
y2 m x2
1
N OG
m
1
ln y1 m x1 y2 m x2
L
G
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
x1
y1
L G
y2
L
y3
G
x3
x2
x1
y2
x2
例2：解吸塔根据流程画操作线
L
操作线在平衡线的下方因为 ye y
x1
y1
L G
y2
1 L
1 A HOL
N OG
H OL
N OL
A HOG HOL
1 A N OG N OL
mK y a K x a
综合例题
例1：用纯溶剂对低浓度气体作逆流吸收，可溶组分的回收率为η ，
操作采用的液气比是最小液气比的β倍。物系平衡关系服从亨利定