] 第八章习题气液相平衡1 .在盛水的鼓泡吸收器中

吸收

气液平衡

1．向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO2气体，经充分接触后，测得水中的CO2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m3，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m3。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。

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），试求所得氨水的最大物质的量浓度。已知操作温度20℃下的相平衡关

*系为pA2000x。

3．在压力为101.3kPa，温度30℃下，含CO220％（体积分数）空气-CO2混合气与水充分接触，试求液相中CO2的物质的量浓度。

4．含CO230％（体积分数）空气－CO2混合气，在压力为505kPa，温度25℃下，通入盛有1m3水的2 m3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m3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CO2 大部分放出，求能最多获得CO2多少kg？。

设操作温度为25℃，CO2 在水中的平衡关系服从亨利定律，亨利系数E为1.66×105kPa。

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％（体积），溶液出口浓度为0.012（摩尔比），操作条件下相平衡关系

*为Y2.52X。试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。

6．在操作条件25℃、101.3kPa下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO210％（体积分数）的CO2－空气混合气在一容器充分接触，试:

（1）判断CO2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，CO2的传质方向如何，并用液相分数表示过程的推动力。

7．某容器内装有2mm四氯化碳，在20℃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℃、大气压为101.3kPa下，四氯化碳通过空气层的扩散系数为1.0×10－5m2/s。求容器内四氯化碳蒸干所需时间为多少小时？

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，cA=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0.5 kmol/(m3·kPa)，液相传质分系数为kL＝2×10－5m/s，气相传质分系数为kG＝1.55×10－5kmol/(m2·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。

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5.8 kmol/(m3·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？

并分析其结果。

吸收过程设计型计算

10． 用20℃的清水逆流吸收氨－空气混合气中的氨，已知混合气体温度为20℃，总压为101.3 kPa，其中氨的分压为1.0133 kPa，要求混合气体处理量为773m3/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Y0.757X，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）。

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，已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，操作条件下气液平衡关系为Y2.5X。试求操作液气比是最

小液气比的倍数？

12．用SO2含量为1.1×10-3(摩尔分数)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分数）的混合气中的SO2。已知进塔吸收剂流量为 37800kg/h，混合气流量为100kmol/h，要求

*SO2的吸收率为80%。在吸收操作条件下，系统的平衡关系为Y17.8X，求气相总传质单

元数。

13．用清水逆流吸收混合气体中的CO2，已知混合气体的流量为300标准m3/h，进塔气体中CO2含量为0.06（摩尔分数），操作液气比为最小液气比的1.6倍，传质单元高度为0.8m。操作条件下物系的平衡关系为Y＊＝1200X。要求CO2吸收率为95％，试求：

（1）吸收液组成及吸收剂流量；

（2）写出操作线方程；

（3）填料层高度。

*14．在逆流吸收的填料吸收塔中，用清水吸收空气～氨混合气中的氨，气相流率为 0.65kg/(m2·S)。操作液气比为最小液气比的1.6倍，平衡关系为 Y*0.92X，气相总传质系数KYa为0.043kmol/(m3·S)。试求：

(1)吸收率由95％提高到99％，填料层高度的变化。

（2）吸收率由95％提高到99％，吸收剂用量之比为多少？

*15. 用纯溶剂在填料塔内逆流吸收混合气体中的某溶质组分，已知吸收操作液气比为最小液气比的倍数为β，溶质A的吸收率为η，气液相平衡常数m。试推导出：

L（1）吸收操作液气比V与η、β及m之间的关系；

（2）当传质单元高度HOG及吸收因数A一定时，填料层高度Z与吸收率η之间的关系?

吸收过程的操作型计算

*16．用清水在一塔高为13m的填料塔内吸收空气中的丙酮蒸气，已知混合气体质量流速为0.668kg/(m2·s)，混合气中含丙酮0.02（摩尔分数），水的质量流速为0.065kmol/(m2·s)，在操作条件下，相平衡常数为1.77，气相总体积吸收系数为

KYa0.0231kmol/(m3s)。问丙酮的吸收率为98.8％时，该塔是否合用？

*17．某逆流吸收塔，入塔混合气体中含溶质浓度为0.05（摩尔比，下同），吸收剂进口浓度为0.001，实际液气比为4，此时出口气体中溶质为0.005，操作条件下气液相平衡

*关系为Y2.0X。若实际液气比下降为2.5，其它条件不变，计算时忽略传质单元高度的变

化，试求此时出塔气体溶质的浓度及出塔液体溶质的浓度各为多少？

V1X'1X2()'(Y1Y'2)0.001(0.058.179103)0.01773L2.5

**18．在一逆流操作的吸收塔中，如果脱吸因数为0.75，气液相平衡关系为Y2.0X，

吸收剂进塔浓度为0.001（摩尔比，下同），入塔混合气体中溶质的浓度为0.05时，溶质的吸收率为90%。试求入塔气体中溶质浓度为0.04时，其吸收率为多少？若吸收剂进口浓度为零，其它条件不变，则其吸收率又如何？此结果说明了什么？

*19.在一逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收混合气体中溶质组分，当液气比为1.5

*时，溶质的吸收率为90％，在操作条件下气液平衡关系为Y0.75X。如果改换新的填料

时，在相同的条件下，溶质的吸收率提高到98％，求新填料的气相总体积吸收系数为原填料的多少倍？

*20. 在一填料吸收塔内用洗油逆流吸收煤气中含苯蒸汽。进塔煤气中苯的初始浓度为

*0.02（摩尔比，下同），操作条件下气液平衡关系为Y0.125X，操作液气比为0.18，进塔

洗油中苯的浓度为0.003，出塔煤气中苯浓度降至0.002。因脱吸不良造成进塔洗油中苯的浓度为0.006，试求此情况下（1）出塔气体中苯的浓度；

（2）吸收推动力降低的百分数？

*21．在一塔径为880m的常压填料吸收塔内用清水吸收混合气体中的丙酮，已知填料层高度为6m,在操作温度为25℃时，混合气体处理量为2000m3/h，其中含丙酮5％。若出塔混合物气体中丙酮含量达到0.263％，每1kg出塔吸收液中含61.2kg丙酮。操作

*条件下气液平衡关系为Y2.0X，试求：

（1）气相总体积传质系数及每小时回收丙酮的kg数；

（2）若将填料层加高3m，可多回收多少kg丙酮？

*22．用纯溶剂在一填料吸收塔内，逆流吸收某混合气体中的可溶组分。混合气体处理量为1.25Nm3/s，要求溶质的回收率为99.2%。操作液气比为1.71，吸收过程为气膜控

*制。已知10℃下，相平衡关系Y0.5X，气相总传质单元高度为0.8m。试求：

（1）吸收温度升为30℃时，溶质的吸收率降低到多少？ （30℃时，相平衡关系

Y*1.2X）

（2）若维持原吸收率，应采取什么措施（定量计算其中的2个措施）。

*23．在一塔高为4m填料塔内，用清水逆流吸收混合气中的氨，入塔气体中含氨0.03（摩尔比），混合气体流率为0.028kmol/(m2·s), 清水流率为0.0573kmol/(m2·s)要求吸收率为98％，气相总体积吸收系数与混合气体流率的0.7次方成正比。已知操作条件下物系

*的平衡关系为Y0.8X，试求：

（1）当混合气体量增加20％时，吸收率不变，所需塔高？

（2）压力增加1倍时，吸收率不变，所需塔高？（设压力变化气相总体积吸收系数

不变）

*24．在一吸收－解吸联合流程中，吸收塔内用洗油逆流吸收煤气中含苯蒸汽。入塔气

*体中苯的浓度为0.03（摩尔分数，下同），吸收操作条件下，平衡关系为Y0.125X，吸收

操作液气比为0.2444，进塔洗油中苯的浓度为0.007，出塔煤气中苯的浓度降至0.0015，气相总传质单元高度为0.6m。从吸收塔排出的液体升温后在解吸塔内用过热蒸汽逆流解

*吸，解吸塔内操作气液比为0.4，解吸条件下的相平衡关系为Y3.16X，气相总传质单元

高度为1.3m。试求：

(1)吸收塔填料层高度？

(2)解吸塔填料层高度？