第八章气体吸收
1.在温度为40 C、压力为kPa的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为 kPa时，氨在水中的溶解度为 (NH3)/1 000 g(H
76.6 g
20)。试求在此温度和压力下的亨利系数 解：水溶液中氨的摩尔分数为 76.6
17 0.075
76.6 1000
7F
由 p* Ex 亨利系数为
15.0 E
x 0.075 kPa 200.0kPa
相平衡常数为
E相平衡常数m及溶解度系数H
理
E
m — Pt
200.0 101.3
1.974
40 C时水的密度为
由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。
992.2 kg/m3
溶解度系数为
3 992.2
kmol/(m kPa) 0.276kmol/(m
200.0 18
EMS
kPa)
350 g/m
3
2.在温度为25 C及总压为kPa的条件下，使含二氧化碳为％体积分数)的混合空气与含二氧化碳为 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
5
3
利系数E 1.66 10 kPa,水溶液的密度为997.8 kg/m。
解：水溶液中CO的浓度为
350/1000
kmol/m 3 0.008kmol/m
44
对于稀水溶液，总浓度为
997.8 kmol/m3 18
55.43 kmol/m
3
水溶液中CO的摩尔分数为
￡ 0.008 Ct 55.43
1.443 10
由 p* Ex 1.66 105 1.443 10 4 kPa 23.954 kPa 气相中CO的分压为
p pt y 101.3 0.03kPa 3.039 kPa < p*
故CO必由液相传递到气相，进行解吸。 以CO的分压表示的总传质推动力为
p p* p (23.954 3.039)kPa 20.915kPa
3.在总压为kPa的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、
液相组成分别为y 0.032、c 1.06koml/m3。气膜吸收系数kG=x 10-6 kmol/(m2. s ? kPa)，液膜吸收系数kL=x 10-4
m/s。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数
(1) 试计算以 p、
c表示的总推动力和相应的总吸收系数;
H= kmol/(m 3? kPa)。
(2) 试分析该过程的控制因素。
解： (1) 以气相分压差表示的总推动力为
PPP*
Pty
1 1
(110.5 0.032
竺)kPa
0.725
6)(m2 5.2 10
1
2.074 kPa
其对应的总吸收系数为
1 KZ
(
Hk? kG
0.725 1.55 10
s kPa)/kmol
5
2
(8.899 10
KG
6
3
1.923 10 )(m
6 2
5 2
Pa)/kmol 2.012 10 (m
s Pa)/kmol
4.97 10 kmol/(m ? s ?kPa)
以液相组成差表示的总推动力为
c c* c pH c (110.5 0.032 0.725 1.06)kmol/m
其对应的总吸收系数为
3
1.504kmol/m
3
KL
kL kG
1 6
1.55 10 4
0.725 5.2 10 6
m/s 6.855 10 m/s 1
(2)吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为
米忙沙 100% 95.58%
气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。
4.在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为
件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为
kPa ,操作温度为25 C。在操作条
kmol/(m 3?kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为 kPa，液相组成为kmol/m 3,液膜吸收系数 kL=x 10-5 m/s,
气相总吸收系数 KG=X 10-5 kmol/(m 2?s ? kPa)。求该截面处(1)膜吸收系数kG、kx及ky；( 2)总吸收系数KL、KX 及KY；( 3)吸收速率。
解：(1)以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度,
25 C时水的密度为
997.0 kg/m
溶液的总浓度为
3
99 / .0 18
1 1 1 1 1 2 kG KG HkL
kmol/m 55.39 kmol/m
3 3
ctkL=55.39 2.12 10 5kmol/(m2 s)
( 5
1.206 105 2.126 2.12 105
5
1.174 10 3kmol/(m2 s)
)(m s kPa)/ kmol
6.073 10 (m s kPa)/ kmol
kG 1.647 10 5 kmol . (m2 s kPa)
ky
⑵由KL
ptkG 105.0 1.647 10 kmol/(m s) 1.729 10 kmol/(m s)
5
2
3
2
4 2
KG 1.206 10 5 , 2.126
6
5.673 10 m/s m/s
Ky 1.266 10 3 kmol (m2s)
Kx mKy
0.248 1.266 10 3kmol/(m 2 s) 3.140 10 4kmol/(m 2
s)
因溶质组成很低， 故有
KX cK
KY
PtG
K
4 622
1kmol/(m s) 55.39 5.673 3.142 10 kmol/(m s) 0
105.0 1.206 10 5kmol/(m2 s) 1.266 10 3kmol/(m 2 s)
(3 )吸收速率为
997.0
Hp 总 MS 2.126 105.0 18
1
K
0.248
s)/kmol
7.896 10 (m s)/kmol
2
5
2
2 2
1 m k^ k? 1 (
1.729 10
1 6
烏4： ；
NA KL c* c 5.673 10 2.126 7.5 2.85 kmol/(m s) 1.310 10 kmol/(m s)
5.
在kPa及25 C的条件下，用清水在填料
塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。已知混合气进塔和出塔的
组成分别为屮=、y2=。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为x 倍。
(1)
试计算吸收液的组成；
103 kPa，吸收剂用量为最小用量的
(2) 若操作压力提高到1013 kPa而其他条件不变，再求吸收液的组成。
y 0.04
解：(1) Y 1
『2
1 y2
1 y 1 0.04
0.002
0.002
1 0.002
3
0.0417
E 4.13 10 m pt 101.3
40.77
X2 0
吸收剂为清水，所以
qn
Y/m X2
0.0417 0.002 0.0417/40.77 0
所以操作时的液气比为
qn
丄
1.45
qn,L qn,V
min
1.45 38.81 56.27
吸收液的组成为
X!虹Y qn,L
E
(2)
丫2 X2
1 56.27
3
0.0417 0.002
0 7.054 10
4.13 10
m 一
qn,L qn,v
min
Pt 1013
Y篦 Y/m X2
4.077
0.0417 0.002 0.0417 0 4.077
3.881
1.45
,V
,V
min
1.45 3.881 5.627
新版化工原理习题答案第八章气体吸收
