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1、气体吸收复习题一、 对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将_不变_, 相平衡常数m将_增大_, H将_不变_ 二、 亨利定律表达式pe=Ex, 若气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为_易溶_气体 三、 在吸收过程中，Ky和ky是以_yy*_和_yyi_为推动力的吸收系数，它们的单位是_kmol/(m2sy) 四、 若总吸收系数和分吸收系数的关系可以用111H 其中表示_气膜阻力，当_H/kL_=+，kGKGkGkL项可忽略时，表示该吸收过程为气膜控制。 五、 在1atm，20时，某浓度气体被清水吸收，若气膜吸收系数kG=0.1kmol/等无关。在选择设备之前，可先计算NO
2、G及NOL。NOG及NOL反映了分离任务的难易。如果NOG或NOL的数值太大，则表明吸收剂性能太差，或表明分离要求过高。HOG及HOL则与设备的形式、设备中的操作条件有关，HOG、HOL表示完成一个传质单元所需的塔高，是吸收设备效能高低的反映。通常传质系数Kya随流率G增加而增加，但G/Kya则与流率关系较小。传质单元高度的数值其变化量级不如传质系数大，常用吸收设备的传质单元高度约为0.151.5m。 吸收设备的设计型计算 例：在填料塔内用清水吸收空气中所含的丙酮蒸汽，丙酮初含量为3%。今需在该塔中将其吸收掉98%。混和气入塔流率G=0.02kmol/，操作压力p=101.3kPa，温度t=2
3、93K。此时平衡关系可用y=1.75x表示，以Dy为推动力的体积总传质系数Kya=0.016 kmol/。若出塔水溶液中的丙酮浓度为饱和浓度的70%，求所需水量及填料层高度。 吸收设备的操作型计算 例：在内径为800mm、填料层高度为3.5m的常压吸收塔中，用清水吸收混合气中的溶质组分A。已知入塔的气体流量为1200m3/h，含A5%；清水用量为2850kg/h；溶质A的吸收率为90%；操作条件下系统的亨利系数为150kPa，可视为气膜控制过程。试求： 该塔的气相总传质单元高度和气相总体积传质系数 用增加溶剂的方法，使该塔的吸收率提高到95%，求所需增加的溶剂量 若入塔气量增加10%，而吸收率
4、仍保持为90%，所需的溶剂量又为多少？ 解：已知H=3.5m；h=0.9；E=150kPa;xa=0;yb=0.05 ya=yb(1-h)=0.05(1-0.9)=0.005 G=321200/3600=0.0296kmol/(m2s) 222.4(3.14/4)0.82850/36002=0.0875kmol/(ms) 218(3.14/4)0.8 L= L/G=0.0875/0.0296=2.95 2 y-ya0.05-0.005Lyb-ya=;xb=b=0.01525Gxb-xaL/G2.95m=E/p=150/101.3=1.48Dym=(yb-mxb)-(ya-mxa)(0.05-1
5、.480.01525)-(0.005-0)=0.0132yb-mxb0.05-1.480.01525lnln0.005-0ya-mxaNOGy-ya0.05-0.005=b=3.41Dym0.01323.5=1.03m3.41据H=HOGNOG可求得：HOG=又HOG=G0.0296=0.0287kmol/(m2s)或103kmol/(m2h)Kya1.03提高吸收率的主要措施是增加溶剂用量，根据题意，本系统属于气膜控制，溶剂量加大，传质单元高度HOG可认为没有改变，现H不变，所以总传质单元数也将不变。将加大溶剂量后的参数加一撇表示，有 NOG=H/HOG=NOG=3.41已知y2=y1(1-
6、h)=0.05(1-0.95)=0.0025;x2=0NOG=3.41=y-mx11ln(1-S)1+S1-Sy2-mx210.05ln(1-S)+S1-S0.0025解得S=0.1747又已知S=m/(L/G)=1.48/2.95=0.5SmGmGL=/=SLLL于是得或L/L=S/S=0.5/0.1747=2.860.25183600(p/4)0.82=8140kg/h用水量增加到L=2.860.0875=0.25kmol/m2s()()由于本系统属于气膜控制，随气量G的增加，其传质单元高度HOG的增大比例为 3 HOG/HOG=(G/G)所以0.3=1.10.3HOG=1.10.31.0
7、3=1.06m于是得NOG=H/HOG=3.5/1.06=3.3代入公式计算：3.3=10.05ln(1-S)+S1-S0.0025SmGmGL=/=SLLL解得S=0.468又因为已知y2=y1(1-h)=0.05(1-0.95)=0.0025;x2=0NOG=3.41=y-mx11ln(1-S)1+S1-Sy2-mx210.05ln(1-S)+S1-S0.0025S=m/(L/G)=1.48/2.95=0.5解得S=0.1747又已知SmGmGGL=/=SLLGL LGS0.5于是得=1.1=1.175LGS0.468用水量增加为L=1.1750.0875=0.1028kmol/m2s()或3349kg/h根据计算所得结果表明，增加溶剂用量可以提高溶质的吸收率，是由于增大了平均推动力所致，但溶剂需增大近3倍，能耗也将明显增加。而且还要考虑该塔能否正常操作问题。所以为完成规定的分离要求，还可以考虑更换性能更好的填料或增加填料层高度等措施。的计算表明，当气量增加不多时，吸收率仍保持90%，水量的增加并不很多，这种方法通常可行。 4
