又据全塔物料衡算L?X1-X2??V?Y1-Y2?
?V??1?-5X1?X1????Y1-Y2??X2????0.0204?0.001??2.5?10
?L??776.25?即操作液气比
L为 出口液相组成X1为2.5?10?5 V6-12用纯水逆流吸收气体混合物中的SO2，SO2的初始浓度为5％（体积分数），操作条件下的相平衡关系为y＝，分别计算液气比为4和6时气体的极限出口浓度。
解：当填料塔为无限高，气体出口浓度达极限值，此时操作线与平衡线相交。对于逆流操作，操作线与平衡线交点位置取决于液气比与相平衡常数m的相对大小。
当LG?4，LG?m?5.0时，操作线与与平衡线交于塔底，由相平衡关系可以计算液体出口的最大浓度为
x1,max?y10.05??0.01 m5由物料衡算关系可以求得气体的极限出口浓度为：
y2,min?y1?L?x1?x2??0.05?4??0.01?0??0.01 G当LG?6，LG?m?5.0，操作线与平衡线交于塔顶，由平衡关系可以计算气体极限出口浓度为：
y2,min?mx2?0
由物料衡算关系可求得液体出口浓度为：
x1?x2?G?y1?y2,min??0.05?0.00833 L6从以上计算结果可知，当LG?m时，气体的极限残余浓度随LG增大而减小；当LG?m时，气体的极限浓度只取决于吸收剂初始浓度，而与吸收剂的用量无关。
6-13 在某填料吸收塔中，用清水处理含SO2的混合气体。逆流操作，进塔气体中含SO2为(摩尔分数)，其余为惰性气体。混合气的平均相对分子质量取28。水的用量比最小用量大65%，要求每小时从混合气中吸收2000kg的SO2。已知操作
条件下气、液平衡关系为y?26.7x。计算每小时用水量为多少立方米。 解：根据题意得
Y1?y10.08??0.087 1?y11?0.08根据吸收的SO2质量求得混合气中惰性气体的流量
V?2000?0.92?359.375kmol/h
64?0.082000?359.375??0.087?Y2? 64根据物料衡算
V?Y1?Y2??解得Y2?4.35?10?5
Y1?Y20.087?4.35?10?5?L?又 ?????26.67
0.087/26.7?V?minX1e?X2则 L?1.65Lmin?1.65?26.7?359.375?1.58?104kmol/h 则每小时的用水量为
V水?LM??1.58?104?18?1000?2.85?105m3/h
6-14 用纯溶剂对低浓度气体作逆流吸收，可溶组分的回收率为η，采用的液气比是最小液气比的β倍。物系平衡关系服从亨利定律。试以η、β两个参数列出计算NOG的表达式。
解：令进塔气体浓度为y1，则出塔气体浓度为y2?y1?1??? x2=0
L（y1-y2）?L??????????m GGx1??min?L?y1?y2??
??Gx1?x2y1 m????m??y1?y1?1?????x1?x1?y1?y2?G1-mL ln由上题证明的结果： NOG?y1?y1?mx1?y1?又
y1?
?y2?y2?0?y1?1???????1??y1??y2???1????
????1??ln???1??????NOG???????1?
6-15 在一填料吸收塔内，用含溶质为的吸收剂逆流吸收混合气体中溶质的85%，进塔气体中溶质浓度为，操作液气比为，已知操作条件下系统的平衡关系为
y?0.86x，假设总体积传质系数与流动方式无关。试求：（1）逆流操作改为并
流操作后所得吸收液的浓度；（2）逆流操作与并流操作平均吸收推动力之比。 解：逆流吸收时，已知y1=，x2=
所以 y2?y1?1-???0.091?1?0.85??0.01365
x1?x2?V?y1?y2??0.0099??0.091?0.01365??0.09584L0.9*
Y1?0.86?X1?0.86?0.09584?0.0824 Y2?0.86?X2?0.86?0.0099?0.008514 ?Y1?Y1?Y1?0.091?0.0824?0.0086 ?Y2?Y2-Y2?0.01365?0.008514?0.005136
***?Ym???Y1??Y2???0.0086?0.005136?
?Y1?ln??Y???2??0.0086?ln??0.005136??NOG??Y1?Y2???0.091?0.01365??11.51?Ym0.00672’’
改为并流吸收后，设出塔气、液相组成为Y1、X1，进塔气。 物料衡算：
?X’1-X2 L?VY2-Y1
??’?将物料衡算式代入NOG中整理得：
NOG?1/?1?m/(L/V)?/ln?Y2?mX2?Y1'?mX1'
??逆流改为并流后，因KYa不变，即传质单元高度HOG不变，故NOG不变 所以
0.911.51?
?0.91?0.86?0.0099?ln’’y1?0.86x1由物料衡算式得：
Y1?0.9X1?0.0999
’’?11?0.86?将此两式联立得：
X1?0.0568 Y1?0.0488
’’?Ym?Y-Y??0.00672?1.84?2’1NOG0.00366
?Ym0.00672??1.84 ’?Ym0.00366由计算结果可以看出，在逆流与并流的气、液两相进口组成相等及操作条件相同的
情况下，逆流操作可获得较高的吸收液浓度及较大的吸收推动力。
6-16 今有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1000m3/h（标准状况），原料气中含甲醇100g/m3，吸收后的水中含甲醇量等于与进料气体相平衡时组成的67%。设在标准状况下操作，吸收平衡关系为
y?1.15x，甲醇的回收率为98%，Ky = kmol/（m·h），塔内填料的有效比表面
2
积为190 m2/m3，塔内气体的空塔流速为 m/s。试求： (1) 水的用量；
(2) 塔径； (3) 填料层高度。
解 下面计算中下标1表示塔底，2表示塔顶。根据已知操作条件，有
V?10001000?100??44.64?3.125?41.52kmol/h 322.432?10Y1?3.125?0.0753 Y2??1?98%?Y1?0.00151 41.52 X2?0
*? x1y1Y1?1??0.0609 1.151?Y11.15x1?0.0425 1?x1*?0.0408，X1? x1?67% x1（1）根据全塔的甲醇物料衡算式 L?X1?X2??V?Y1?Y2?可以得出用水量
V?Y1?Y2?41.52??0.0753?0.00151???72.04kmol/h
X1?X20.0425?0L?（2）塔径DT?4Vs4?10003600??0.814m，可圆整到。 ?u??0.5（3）由于是低浓度吸收，故可以将y?1.15x近似为Y?1.15X,并存在Ky?KY，则可进行以下计算： 填料层高度
H?NOGHOG
先计算气相总传质单元数：
Y1?Y2?Y??Y2 ?Ym?1
?Y1?Ymln?Y2NOG??Y1?Y1?Y1*?0.0753?1.15?0.0425?0.0264
?Y2?Y2?Y2*?0.00151
NOG?8.49
化工原理第六章吸收习题答案解析
