化工原理习题答案第七章课件doc.docx
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化工原理习题答案第七章课件doc
第7章吸收
0
7-1.100g水中溶解1gNH3,从手册查得20C
时NH3的平衡分压为986.6Pa,在此
浓度以内服从亨利定律。
试求溶解度系数H(单位为kmolm3kPa1)和相平衡常数m,
总压力为100kPa。
(答:
H0.59kmolm3kPa1,m0.943)
解:
117
3
c0.582kmolm,
1011000
c0.582
1m
3
H0.59molPa,
Pe0.9866
7.4760
y0.0099,
e
100101.3
117
x0.0105,
1100
1718
y0.0099
e。
m0.943
x0.01050
*3.313106,式中p为氧在气相中的7-2.10C时氧在水中的溶解度的表达式px
平衡分压,kPa;x为溶液中氧的摩尔分数。
空气中氧的体积分数为21%,试求总压为
101kPa时,每
3
m水中可溶解多少g氧?
(答:
3
11.4gm,或
3
0.35molm)
解:
Pe0.21101.321.3kPa,
Pe21.3
6
x,
66.4210
6
3.313103.31310
6
6.421032
3
c11.4gm。
181000
7-3.用清水吸收混合气中的NH3,进入常压吸收塔的气体含NH3体积分数为6%,
吸收后气体含NH3体积分数为0.4%,出口溶液的摩尔比为
1
0.012kmolNH3kmol水。
此物系的平衡关系为Y2.52X。
气液逆流流动,试求塔顶、塔底处气相推动力各为多
少?
(答:
顶ΔY0.00402,底ΔY10.034)
2
y0.06y0.004
12
解:
Y0.064,Y0.0402,
1y2y
1110.061210.004
塔底:
Ye2.52X2.520.0120.03024,
塔顶:
Ye2.52X2.5200,
塔顶气相推动力Y0.00402,
2
塔底气相推动力Y1Y1Ye,10.0640.030240.034。
7-4.用水吸收空气中的甲醇蒸汽,在操作温度300K下的溶解度系
H2kmolm,传质系数3kPa1
3kPa1
k0.056kmolm,
2h1kPa1
G
2h1kmol-1m3L
的分数。
(答:
-2hkPa
11
K,0.73)
0.0408kmolm
G
解:
11
2h1kPa1
K0.0408kmolm,
G
1111
K
G
HK0.05620.075
L
气相阻力所占分率:
1
0.056
0.73
。
1
1
0.05620.075
7-5.从矿石焙烧送出的气体,含体积分数9%SO2,其余视为空气。
冷却后送入吸收
塔,用水吸收其中所含
0
SO的95%。
吸收塔的操作温度为30C
2
,压力为100kPa。
每小
时处理的炉气量为
30、100kPa时的体积流量),所用液气比为最小值的1.2倍。
1000m(30C
求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。
平衡关系数据为
液相SO2溶解度/
1
kgSO2100kgH2O
7.55.02.51.51.00.50.20.1
气相SO2平衡分压
/kPa
91.760.328.816.710.54.81.570.63
1x
(答:
L30120kgh,10.00206)
y0.09
1
解:
Y0.099,
1y
1110.09
Y2
(1)Y1(10.95)0.0990.00495,
1000273
1
V(10.09)36.6kmolh,
22.4303
进吸收塔SO2的分压P1101.3y101.30.099.12kPa,
-1
由平衡关系内插得溶液平衡浓度为0.877kgSO2100kgH2O
,
换算为摩尔比
0.877/64
3
x12.4710,
e
100/18
L
V
Y
Y
1
2
minxe
1,
0.099
0.00495
0.00247
38.1
,
L
V
1.2
L
V
min
1.2
38.1
45.69
,
L
11
LminV36.638.11394.5molh25100kgh,
V
min
1
L1.2Lmin1.22510030120kgh,
LYY123
YY0.0990.0049512
x12.0610。
V45.69
xL
1
V
7-6.用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯,要求回收99%。
入塔的混合气中,含
苯2%(摩尔分数)。
入塔的煤油中,含苯0.02%。
溶剂用量为最小用量的1.5倍,操作温
0
度为50C
,压力为10k0Pa。
平衡关系为Y0.36X,总传质系数
KYa0.015kmolm。
入塔气体的摩尔流量为3s
3s
1
0.015kmolm。
求填料层2s1
2s1
高度。
(答:
Z12m)
解:
y0.02,y20.02(10.99)0.0002,x20.0002,
1
L
V
Y
Y
y
y
1
2
1
2
minXXxx
e,12e,12
0.02
0.02
0.36
0.0002
0.0002
0.357
,
L
V
1.5
L
V
min
1.5
0.357
0.536
,
V1
x1(yyx,
)(0.020.0002)0.00020.0371122
L0.536
1
A
mV
L
0.36
0.536
0.672
,
NOG
1
1
1
A
ln[(
1
1
)(
A
y
1
y
2
mx
2
mx
2
)
1
]
A
1
1
0.672
ln[(10.672)(
0.02
0.0002
0.36
0.36
0.0002
0.0002
)
0.672]
12
V0.015
H1m,
OGK
0.015
ya
HHOGN12112m。
OG
7-7.在填料塔内用稀硫酸吸收空气中所含的NH3。
溶液上方NH3的分压为零(相平
衡常数m0)。
下列情况所用的气、液流速及其他操作条件都大致相同,总传质单元高度
H都可取为0.5m。
试比较所需填料层高度有何不同。
OG
混合气中含摩尔分数
1%NH,要求回收90%。
3
混合气中含
1%NH,要求回收99%。
3
混合气中含
5%NH,要求回收99%。
作了上述比较之后,你对塔高与回收率的关系
3
能获得什么概念?
(答:
(1)Z1m;
(2)Z2.25m;(3)Z2.25m)
解:
⑴y0.01,
1
0.010.1
y0.00101,
2
0.990.010.1
y
1
y
2
mx
2
mx
2
0.01
0.00101
10
,
1
A
mV
L
0
,
查图得:
N2,
OG
ZHOGN0.5;
21mOG
⑵y0.01,
1
y0.010.010.0001,
2
y
1
y
2
0.01
0.0001
100
,
查图得:
N4.5,
OG
ZHOGN04.;
.5.5225mOG
⑶y0.05,
1
0.050.01
y0.000505,
2
0.990.050.01
y
1
y
2
0.05
0.000505
99
,
查图得:
NOG4.5,
ZHOGN0.55225。
4..mOG
7-8.今有连续逆流操作的填料吸收塔,用清水吸收原料气中的甲醇。
已知处理气量为
1000m(操作状态),原料中含甲醇3h
3h
1
3
100gm,吸收后水中含甲醇量等于与进料气
0
体中相平衡时浓度的67%。
设在常压、C
25下操作,吸收的平衡关系取为Y1.15X,
甲醇回收率要求为98%,0.5kmolm2h1
k,塔内填料的比表面积为
Y
a200m塔内气体的空塔气速为2m
2m
3
1
0.5ms。
试求:
(1)水的用量为多少
1
kgh?
(2)塔径;(3)传质单元高度HOG;(4)传质单元数NOG;(5)填料层高度。
1
LNOG8.89;Z6.1m)(答:
1150kgh;D0.84m;H0.686m;
OG
3
10010/32
解:
⑴0.07
y,
1
1/22.4
0.07
Y0.0753,
1
10.07
3
Y2Y
(1)0.0753(10.98)1.510,
1
Y
67%10.0753
X0.670.670.0439,
1m
*
X1.15
1
X0,
2
10002731000273
1
Vy1)(10.07)38kmolh,
(1
22.42732522.4298
L
Y
1
Y0.07531.5
2
10
3
1.68
,
VXX0.04390
12
11.15103kgh1
L1.68V1.683863.8kmolh;
1000
3s
1
Vm,
⑵
s
3600
1
u0.5ms,
D
4V41000
s;
0.84m
u36003.140.5
V38
⑶H0.686m
OG;
Ka
2
Y
0.52000.84
4⑷用解析法:
NOG
1
1
m
V
L
ln[(1
V
L
m
Y
1
)(
Y
2
mX
mX
2
2
)
V
L
m
]
1
1.15
1
1.68
ln[(1
1.15
1.68
)(
0.0753
1.1510
01.15
)]8.89
3;
01.68
⑸ZHOGNOG0.6868.896.1m。
7-9.直径为0.88m的填料吸收塔内,装有拉西环填料,填料层高为6m。
每小时处理
30
2000m含5%丙酮与空气的原料气,操作条件为1个大气,25C。
用清水作吸收剂,塔顶出口废气含丙酮0.263%(以上均为摩尔分数),出塔溶液中每千克含丙酮61.2g,操作
条件下的平衡关系为Y2X。
试计算:
(1)气相总体积传质系数KYa;
(2)每小时可回
收丙酮多少千克?
(3)若将填料层加高3m,又可以多回收多少千克丙酮?
(答:
KYa176.8kmolm)3h,225kgh,6.56kgh
3h,225kgh,6.56kgh
111
解:
塔截面积
2
20.880.61m2
Sd,
44
惰性气体量
2000273
1
V(10.05)77.7kmolh,
22.4298
0.050.00263
Y0.526,Y0.00263,
12
10.0510.00263
61.2/58
x0,x10.0198,
2
61.2/58938.8/18
0.0396
y20.01980.0396,Y0.0412,
e,1e,1
10.0396
Y0.05260.04120.0114,
1
Y0.0026300.00263,
2
YY0.01140.00263
12
Ym0.006,
Y0.0114
1
lnln
Y0.00263
2
NV(YY)77.7(0.05260.00263)
A231
1176.8kmolmh
K;
YaZY
ZY0.6160.006
mm
丙酮回收量:
2000273
1
m(0.050.00263)58.08225kgh,
22.4298
ZHOGN,
OG
V77.7
H0.72,
OG
K176.80.61
Ya
Z6
N8.33,
OGH
0.72
OG
V
L
x
1
y
1
x
2
y
2
0.0198
0.050.00263
0.418
,
mV
L
20.4180.836
,
Z9
增加填料层高度后,传质单元数变为N12.5,
OGH
0.72
OG
mV
当NOG12.5,0.836
L
y
1
时,从图上读得:
40
,
y
2
yyy
122
回收率:
110.0250.975
yy
11
,
yy0.050.00263
12
原回收率:
0.9474
,
y0.05
1
可多回收丙酮量:
2000273
1
m0.050.9750.947458.086.56kgh。
22.4298
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