化工原理 第六章 吸收-例题

例：在常压及20℃下，测得氨在水中的平衡数据为：0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa，在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系数E，溶解度系数H，及相平衡常数m。（氨水密度可取为1000kg/m3）解：由亨利定律表达式知：xpE*18/10017/5.017/5.0x00527.0∴亨利系数为xpE00527.0400Pa41059.7又mxy*，而Ppy*51001.140000395.0∴相平衡常数00527.000395.0m75.0Hcp*10001005.017/5.0c3/293.0mkmol∴溶解度系数为：400293.0HPamkmol34/1033.7或由各系数间的关系求出其它系数ssEMH181059.710004Pamkmol34/1032.7PEm341033.1011059.7749.0将其与实际组成比较：1.005.0*xx∴气液相接触时，氨将从气相转入液相，发生吸收过程。或者利用相平衡关系确定与实际液相组成成平衡的气相组成xy94.0*05.094.0047.0将其与实际组成比较：047.0094.0*yy∴氨从气相转入液相，发生吸收过程。练习：若含氨0.02摩尔分数的混合气和x=0.05的氨水接触，则*0.94yx021.005.0*xx气液相接触时，氨由液相转入气相，发生解吸过程。此外，用气液相平衡曲线图也可判断两相接触时的传质方向具体方法：已知相互接触的气液相的实际组成y和x，在x-y坐标图中确定状态点，若点在平衡曲线上方，则发生吸收过程；若点在平衡曲线下方，则发生解吸过程。021.094.0/02.094.0/*yx例：空气与氨的混合气体，总压为101.33kPa，其中氨的分压为1333Pa，用20℃的水吸收混合气中的氨，要求氨的回收率为99%，每小时的处理量为1000kg空气。物系的平衡关系列于本例附表中，若吸收剂用量取最小用量的2倍，试求每小时送入塔内的水量。溶液浓度(gNH3/100gH2O)22.53分压Pa160020002427分析：求水量吸收剂用量L求Lmin已知L/Lmin平衡常数1）平衡关系***1yyY**1pp333106.11033.101106.101604.018/10017/2X0212.0XYm*0212.001604.0757.0XY757.0:平衡关系为2）最小吸收剂用量：2121minXmYYYVL其中：291000Vhkmol/5.34空气333.133.101333.11Y0133.012)99.01(YY0133.001.0000133.002X757.0m2121min)(XmYYYVL0757.00133.0)000133.00133.0(5.34hkmol/8.253）每小时用水量Lmin2L8.252hkmol/6.51hkg/8.928例：某生产车间使用一填料塔，用清水逆流吸收混合气中有害组分A，已知操作条件下，气相总传质单元高度为1.5m，进料混合气组成为0.04（组分的Amol分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下的平衡关系为Y=2.5X（X、Y均为摩尔比），试求：1）L/V为(L/V)min的多少倍？2）所需填料层高度。3）若气液流量和初始组成均不变，要求最终的尾气排放浓度降至0.0033，求此时所需填料层高度为若干米？解：04.0104.01Y0417.00053.010053.02Y00533.00128.010128.01X01297.01）L/V为(L/V)min的倍数2121XXYYVL001297.000533.00417.0804.22121min)(XmYYYVL)1(12YYm)0417.000533.01(5.218.2286.1)/()(minVLVL2）所需填料层高度•脱吸因数法])1ln[(11*22*21SYYYYSSNOGLmVS804.25.2892.0]892.0000533.000417.0)892.01ln[(892.011OGN11.5OGOGNHZ11.55.167.7•对数平均推动力法mOGYYYN21mY00533.00417.02121lnYYYYYm*22*11*22*11ln)()(YYYYYYYY0053.001297.05.20417.0ln)000533.0()01297.05.20417.0(007117.0mOGYYYN21007117.000533.00417.011.53）尾气浓度下降后所需的填料层高度尾气浓度0033.010033.02Y00331.0])1ln[(1121SYYSSNOG00331.00417.021YY6.12]892.06.12)892.01ln[(892.011OGN52.7OGOGNHZ52.75.1m28.11【例】用洗油吸收焦炉气中的芳烃，含芳烃的洗油经解吸后循环使用。已知洗油流量为7kmol/h，入解吸塔的组成为0.12kmol（芳烃）/kmol（洗油），解吸后的组成不高于0.005kmol（芳烃）/kmol（洗油）。解吸塔的操作压力为101.325kPa，温度为120℃。解吸塔底通入过热水蒸气进行解吸，水蒸气消耗量V/L=1.5（V/L）min。平衡关系为Y*=3.16X，液相体积传质系数KXa=30kmol/（m3·h）。求解吸塔每小时需要多少水蒸气？若填料解吸塔的塔径为0.7m，求填料层高度。解：水蒸气不含芳烃，故Y2=0；X1=0.12303.001216.3005.012.02*121minYYXXLV455.0303.05.15.1minLVLV水蒸气消耗量为V=0.455L=0.455×7=3.185kmol/h=3.185×18=57.3kg/h24005.012.0//212221XXmYXmYX304.0696.011,696.0455.016.31mVLmVLmVLmYXmYXmVLmVLNOL//1ln11222184.6696.024304.0ln304.01303.07.0430712aKHXOL用（X2－Y2/m）/（X1－Y2/m）=0.0417、mV/L=1.44，从图NOL=6.9，与计算值接近。填料层高度Z=HOL·NOL=0.303×6.84=2.07m