内容发布更新时间 : 2024/11/14 23:34:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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

0.1 y ?0.11 根据 Y＝，所以Y＝1-0.11-y2．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2.875×10kmol/m，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m。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ps?4.2kPa p稀溶液：c?*A－2

3

3

?p?ps?101.3?4.2?97.1kPa

?MS?1000?55.56kmol/m3 18cA2.875?10?2??5.17?10?4 x?c55.56p*97.15 E?A??1.876?10kPa ?4x5.17?10 H?cAp*A2.875?10?2??2.96?10?4kmol/(kPa?m3)

97.1E1.876?105?1854 m??p101.33．在压力为101.3kPa，温度30℃下，含CO2 20％（体积分率）空气－CO2混合气与水充分接触，试求液相中CO2的摩尔浓度、摩尔分率及摩尔比。 解：

查得30℃下CO2在水中的亨利系数E为1.88×10kPa

5

CO2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 H??SEMS?1000?2.96?10?4kmol/(m3?kPa) 51.88?10?18 pA?yp?0.20?101.33?20.3kPa

?4 c*?20.3?6.01?10?3kmol/m3 A?HpA?2.96?10*E1.88?105??1852 m?p101.3 x?y0.20??1.08?10-4 m1852x 1.08?10-4??1.08?10-4 X＝-41-x1－1.08?104．在压力为505kPa，温度25℃下，含CO220％（体积分率）空气－CO2混合气，通入盛有1m水的2 m密闭贮槽，当混合气通入量为1 m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？。 解：

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1.66×10kPa。 解：

*pA?Ex （1）

5

3

3

3

*pA?1.66?105x

气相失去的CO2摩尔数＝液相获得的CO2摩尔数

*(pA?pA)VG?cVLx

RT*(0.2?505?pA)?11000??1?x

8.314?29818*0.0408?4.04?10?4pA?55.56x （2）

（1）与（2）解得：x?3.33?10?4

E1.66?105??8300 减压后： m?p20x1?y11??1.2?10?4 m8300稀溶液： x?X?W/44

1000/18 W?2444x

W?2444?3.33?10?4?0.81kg

W1?2444?1.2?10?4?0.29kg

?W?0.81?0.29?0.52kg

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），氨的吸收率为93.3％，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。 解：

*Y1?y10.06??0.064 Y1*?2.52X1?2.52?0.012?0.03024 1?y11?0.06Y2?Y（－?）＝0.064(1-0.933)?0.00429 Y2*?2.52X2?2.52?0?0 11*塔顶： ?Y2?Y2?Y2?0.00429?0.00429

塔底： ?Y1?Y1?Y1?0.064?0.03024?0.034

*6．在总压101.3kPa，温度30℃的条件下, SO2摩尔分率为0.3的混合气体与SO2摩尔分率为

0.01的水溶液相接触，试问： （1） 从液相分析SO2的传质方向；

（2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO2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SO2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SO2在水中的亨利系数E=4850kPa 所以 m? 从液相分析

E4850?? 47.88 p101.3