化工原理第二章 课后题.ppt

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1、第二章吸收课后题2021/7/252021/7/251.从手册中查得101.33kPa，25℃时，若100g水中含氨1g，则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987kPa。已知在此浓度范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数Hkmol/(m3·kPa)及相平衡常数m2021/7/25解：液相摩尔分数x=（1/17）/[（1/17）+（100/18）=0.0105气相摩尔分数y=0.987/101.33=0.00974由亨利定律y=mx得m=y/x=0.00974/0.0105=0.928液相体积摩尔分数C=（1/17）/（101×10-3/103）=0.5824×103m

2、ol/m3由亨利定律P=C/H得H=C/P=0.5824/0.987=0.590kmol/(m3·kPa)2021/7/253．某混合气体中含有2％（体积）CO2，其余为空气。混合气体的温度为30℃，总压强为506.6kPa。从手册中查得30℃时CO2在水中的亨利系数E=1.88×105kPa，试求溶解度系数Hkmol/(m3·kPa)及相平衡常数m，并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2。2021/7/25解：由题意y=0.02，m=E/P总=1.88×105/506.6=0.37×103根据亨利定律y=mx得x=y/m=0.02/0.37×103=

3、0.000054即每100g与该气体相平衡的水中溶有CO20.000054×44×100/18=0.0132gH=ρ/18E=103/（10×1.88×105）=2.955×10-4kmol/(m3·kPa)2021/7/259.在逆流操作的吸收塔中，于101.33kPa，25℃下用清水吸收混合气中的CO2，将其浓度从2％降至0.1％（体积）。该系统符合亨利定律。亨利系数Ｅ=5.52×104kPa。若吸收剂为最小理论用量的1.2倍，试计算操作液气比L/V及出口组成X。2021/7/25解：⑴Y1=2/98=0.0204，Y2=0.1/99.9=0.001m=E/P总

4、=5.52×104/101.33=0.0545×104由（L/V）min=（Y1-Y2）/X1*=（Y1-Y2）/（Y1/m）=（0.0204-0.001）/（0.0204/545）=518.28L/V=1.2（L/V）min=622由操作线方程Y=（L/V）X+Y2-（L/V）X2得出口液相组成X1=（Y1-Y2）/（L/V）=（0.0204-0.001）/622=3.12×10-52021/7/25⑵改变压强后，亨利系数发生变化，及组分平衡发生变化，导致出口液相组成变化m‘=E/P总’=5.52×104/10133=0.0545×10-5（L/V）‘=1.2（L

5、/V）min’=62.2X1‘=（Y1-Y2）/（L/V）’=（0.0204-0.001）/62.2=3.12×10-42021/7/2514．在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的H2S，进塔气相中含H2S（体积）2.91％要求吸收率不低于99％，操作温度300Ｋ，压强101.33kPa，平衡关系为Y*=2X，进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中H2S浓度为0.013kmol(H2S)/kmol(溶剂)已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015kmol/(m2•s)，气相体积吸收总系数为0.000395kmol/(m3•s•kPa)。求所需填料层高

6、度。2021/7/25解：y2=y1（1-η）=0.0291×0.01=0.000291Y2=y2=0.000291Y1=0.0291/（1-0.0291）=0.02997ΔYm=[（Y1-Y1*）-Y2]/ln[（Y1-Y1*）/Y2]=[（0.02997-0.013×2）-0.000291]/ln[（0.02997-0.013×2）/0.000291]=0.0014∴ΝOG=（Y1-Y2）/ΔYm=（0.02997-0.000297）/0.0014=21.2HOG=V/(KYaΩ)=0.015/（0.000395×101.33）=0.375H=ΝOG×HOG=2

7、1.2×0.375=7.9m