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=1.876x105=止2
p1013
2、在压力为101.3kPa的吸收器内用水吸收混合气中的氨,设混合气中氨的浓度为0.02(摩
尔分数),试求所得氨水的最人物质的量浓度。
己知操作温度20°
C下的相平衡关系为
p;
=2000xo
混合气中氨的分压为
Pa==0.02x10133=2.03kPa
与混合气体中氨相平衡的液相浓度为
*~2000'
=力3=1.02xl0-32000
d=xV=
:
1.02xl0"
31000=0.0564<
mol/n?
18
3、在压力为101.3kPa,温度30°
C下,含C0:
20%(体积分数)空气-C0:
混合气与水充分接
触,试求液相中co:
的物质的量浓度。
查得30°
CFCQ在水中的亨利系数E为1.88XlOVa
co】为难溶于水的气体,故溶液为桶溶液
Ps
1000
1.88x10*18
=2.96x10"
4kmol/(nikPa)
戌=>
y?
=0.20x101.33=20.3kPa
c;
=HpA=2.96x1O'
4x20.3=6.0lx10'
3kmol/m
4、含CO230%(体积分数)空气一CO*昆合气,在压力为505kPa,温度25°
C下,通入盛有Inf水的2nP密闭贮槽,当混合气通入量为1nF时停止进气。
经长时间后,将全部水溶液移至膨胀床中,并减压至20kPa,设CO:
人部分放出,求能最多获得CO’多少kg?
0设操作温度为25°
C,CO2在水中的平衡关系服从亨利定律,亨利系数£
为1.66X105kPao解:
Pa=Ex
(1)
〃;
=1.66x10、
气相失去的CO]物质的量=液相获得的co:
物质的量
(几一兀)匕=叫“
RTL
(0.3x505-p;
)xl_1000.
=X1X.V
&
314x29818
0.0612-4.04x10"
1/?
;
=55.56a-
(1)与
(2)解得:
x=5xl0~,
卄二E1.66xl05cccc
减压后:
in=—==8300
p20
(2)
稀溶液:
IV/44
1000/18
W=2444x5xl0-4=1.2kg
W;
=2444xl.2xl0-4=0.29kg
AW=1.2-0.29=0.91kg
5、用清水逆流吸收混合气中的氨,进入常压吸收塔的气体含氨6%(体积),吸收后气体出口中含氨0.4%(体枳),溶液出「I浓度为0.012(摩尔比),操作条件下相平衡关系为厂=2.52X。
试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。
r==°
06=0.064X=2・52Xt=2.52x0.012=0.03024
11->
\1-0.0611
v0004
K=—=—:
=0.00402Y:
=2.52X,=2.52x0=0
-l-y21-0.004--
塔顶:
△*=匕一匕°
=0.00402=0.00402
塔底:
=乙一了=0.064—0.03024=0.034
6、在操作条件25°
C、101.3kPa下,用CO?
含量为0.0001(摩尔分数)的水溶液与含CO210%
(体枳分数)的CO:
—空气混合气在一容器充分接触,试:
(1)判断CO:
的传质方向,且用气相摩尔分数表示过程的推动力:
(2))设压力增加到506.5kPa,CO:
的传质方向如何,并用液相分数表示过程的推动力。
解:
(1)查得25°
C、101.3kPaTCO2一水系统的E=166MPa
E
166—c
m=—=P
==1639
0.1013
yv=//ir=1639x0.0001=0.164
Ty=0.10
)<
所以co:
的传质方向由液相向气相传递,解吸过程。
解吸过程的推动力为Ay广7=0.164-0.10=0.064
(2)压力增加到5。
6.5曲时,-=f=^=327.7
0.10
327.7
=3.05x107
vx=lxW4
x'
>
X
的传质方向由气相向液相传递,吸收过程。
吸收过程的推动力为Ax=才一兀=3.05xW-lx10-4=2.05x10~*
由上述计算结果可以看出:
当压力不太高时,提高操作压力,由于相平衡常数显著地提高,导致溶质在液相中的溶解度增加,故有利于吸收。
扩散与单相传质
7、某容器内装有2mm四氯化碳,在20°
C的恒定温度下逐渐蒸发,通过近似不变的2mm静止空气层扩散到大气中,设静止的空气层以外的四氯化碳蒸气压为零,已知20°
C、人气压为101.3kPa下,四氯化碳通过空气层的扩散系数为1.0X10—5m:
/s。
求容器内四氯化碳蒸干所需时间为多少小时?
查得20°
C下四氯化碳饱和蒸气压为32.1kPa;
密度为1540kg/m3;
四氯化碳分子量Ma=154kg,kinol;
气相主体中空气(惰性组分)的分压
pB1=p-pAi=101.3-32.1=69.2kPa
气液界面上的空气(惰性组分)的分压
=p-=101.3kPa
四氯化碳的气化速率为
2h
扩散速率为
定态传质时,四氯化碳的气化速率等于其在空气中的扩散速率,即
r_RTSah
M,Dp\n^
Phi
314x293x0.002x0.002x1540ccf
=2524s=0.0711154x1x10-5x101.3x1h^^
69.2
8.在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇,已知某截面上的气.液两相组成为pA=5kPa,“=2kmol/m3,设在一定的操作温度、压力下,甲醇在水中的溶解度系数H为0.5kinol/(m3•kPa),液相传质分系数为灶=2X10帀讯,气相传质分系数为加=1.55X105kmol/(m—s・kPa)。
试求以分压表示吸收总推动力、总阻力、总传质速率、及液相阻力的分配。
以分压表示吸收总推动力
P;
=^T=—=4kPa
paH0.5
妙a=几_兀=5_4=lkPa
总阻力
111
=1
心HkLkG
_]1
—0.5x2x10"
*1.55x10"
=1x105+6.45x10“
=1.65x105(nr-s•kPa)/kmo
总传质速率
Na=KG(pA-pA)=1/1.65X105xl=OSxKF^kniolAni・s)
液相阻力的分配
=0.606=60.6%
1.65x10’
由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。
9、对习题8的过程,若吸收温度降低,甲醇在水中的溶解度系数H变为5.8kiiioV(ni3-kPa),设气、液相传质分系数与两相浓度近似不变,试求液相阻力分配为多少?
并分析其结呆。
吸收温度降低时总传质阻力
1_1J_
瓦=顾+斤
_]]
—5.8x2x10**1.55x10"
=8.6xlO3+6.45x10“
=7.3lx104(m2-s•kPa)/kmo
HkL
T"
8.6xl03
731X104
=0.1176=11.76%
由液相阻力占吸收过程总阻力的11.76%,可知此吸收过程为气相传质阻力控制过程。
吸收过程设计型计算
10、用20°
C的清水逆流吸收氨一空气混合气中的氨,已知混合气体温度为20°
C,总压为101.3kPa,其中氨的分压为1.0133kPa,要求混合气体处理量为773n?
/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K=0.757%,若吸收剂用量为最小用的2倍,试求
(1)塔内每小时所需清水的量为多少kg?
(2)塔底液相浓度(用摩尔分数表示)。
乙"
=10133=0.01
Pr1013-1.0133
K=};
(1-77)=0.01(1-0.99)=lxl(r
V-773x273(10.01)-31.8kinol/h293x22.4
—Z‘1.8(胃-0.000D=23.8kmol/h皿X;
-Xj0.01_0
0.757
实际吸收剂用量X23.8=47.6kinol/h
=856.8kg/h
%!
=x2+v(n-r2)仏=o+
31・8(0・01-0.0001)
4A6
=0.0066
11、在一填料吸收塔内,用清水逆流吸收混合气体中的有害组分A,己知进塔混合气体中组
分A的浓度为0.04(摩尔分数,下同),出塔尾气中A的浓度为0.005,出塔水溶液中组分
A的浓度为0.012,操作条件卞气液平衡关系为厂=2.5X。
试求操作液气比是最小液气比的倍数?
解:
(L
)1
0.04
1-儿
1-0.04
儿
0.005
1-0.005
0.012
1-呂
1-0.012
1-X
-K
圈X:
-x「
=0.005
0.0417
K
0.0121
耳1=加(i丄)=2.5(1-2221)乙Y/0.0417,
=2.2
L_乙一匕_0.0417—0.005_Qv~x^-x2_'
12、用SCh含量为1.1X10%摩尔分数)的水溶液吸收含SCh为0.09(摩尔分数)的混合气中的SO”已知进塔吸收剂流量为37800kg/h,混合气流量为lOOkmobh,要求SO:
的吸收率为80%。
在吸收操作条件卞,系统的平衡关系为厂=17.8X,求气相总传质单元数。
37800
吸收剂流量厶=]8=2100kinol/h
1一兀
0.09
1-0.09
=0.099
匕=乙(1—〃)=0.099(1-0.8)=0.0198
惰性气体流量V=10Q1—)[)=100(1-0.09)=9lkmol/b
yoi
X1=X2+-(y;
-K)=1.lx10“+^^(0.099-0.0198)=4.53x10」
△Z=0.099-17・8x4・53xIL=0.0184
AK=K-K=0.0198-17.8xl.lxl0-3=2.2xl0-4
Art-AK
=4.1x10」
0.0184-2.2xlO-4
=;
~~0.0184
Inr
2.2x1O'
3驴二罟册“
13、用清水逆流吸收混合气体中的CO:
已知混合气体的流量为300标准n?
/h,进塔气体
中COj含量
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