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将实际溶液的物质的量浓度换算为摩尔分数，即
1.1?10?3x???1.98?10?5
?s1000/18Msc判断过程方向时，由液相分析：
x??y0.05??3.05?10?5?x?1.98?10?5 m1.638故CO2由气相传递到液相，进行吸收。 由气相分析：
y??mx?1.638?1.98?10?5?0.0324?y?0.05
结论同上，该过程为吸收。
4、在压强为101.33kPa下，用清水吸收含溶质A的混合气体，平衡关系服从亨利定律。在吸收塔某截面上，气相主体溶质A的分压为4.0kPa，液相中溶质A的摩尔分数为0.01，相平衡常数m为0.84，气膜吸收系数KY为2.776?10kmol/(m?s)；液膜吸收系数
?52Kx为3.86?10?3kmol/(m2?s)，试求：
（1）气相总吸收系数KY，并分析该吸收过程控制因素； （2）吸收塔截面上的吸收速率NA 解：（1）气相总吸收系数KY 由下式求得：
11m10.84424?????3.602?10?2.76?10?3.629?10KYKYKX2.776?10?53.86?10?3故KY?1?2.756?10?5kmol/(m2?s)43.629?1042
（m?s）/kmol,液膜阻力由计算结果可知，气膜阻力1/KY为3.602?102m/Kx为2.716?10（m2?s）/kmol,，液膜阻力约占总阻力的0.7%，故该吸收过程为气膜阻
力控制。
（2）吸收速率NA
Y?p4.0??0.0411； P-p101.33?4.0页眉内容
X?x0.01??0.0101； 1-x1?0.01Y??mX?0.84?0.0101?0.00848
则NA?KY(Y?Y)?2.756?10?(0.0411?0.00848)?0.899?10kmol/(m?s)
5、在常压逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组成A.已知操作温度为27℃，混合气体处理量为1100m/h,清水用量为2160kg/h。若进塔气体中组分A的体积分数为0.05，吸收率为90%，试求塔底吸收液的组成，以摩尔比表示。 解：吸收塔吸收液组成可由全塔物料蘅算求得，即
3*?5?62V(Y1?Y2)?X2L其中X2?0X1?Y1?y10.05??0.05261?y11?0.05Y2?Y1(1??A)?0.0526?(1?0.90)?0.00526L'2160L???120kmol/hM18V'2731100273V???(1?y1)???(1?0.05)?42.45kmol/h22.4273?t22.4273?27故X1?
42.45?(0.0526?0.00526)?0.0168 1206、在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体溶质组分A，吸收塔内操作压强为106kPa，温度为30℃，混合气流量为1300m3/h，组成为0.03（摩尔分数），吸收率为95%。若吸收剂用量为最小用量的1.5倍，试求进入塔顶的清水用量L及吸收液的组成。操作条件下平衡关系为Y=0.65X。 解：（1）清水用量
进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为
V'273P1300273106???(1?y1)????(1?0.03)?53.06kmol/h22.4273?t101.3322.4273?30101.33y10.03Y1???0.030931?y11?0.03V?Y2?Y1(1??A)?0.03093?(1?0.95)?0.00155X2?0m?0.65
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最小吸收剂用量为
Lmin?VY1?Y253.06?(0.03093?0.00155)??32.8kmol/h则清水用量为
Y10.03093/0.65?X2mL?1.5Lmin?1.5?32.8?49.2kmol/h
（2）吸收液组成
根据全塔物料衡算可得
X1?V(Y1?Y2)53.06?(0.03093?0.00155)?X2??0?0.0317 L49.27、在常压逆流吸收塔中，用纯吸收剂吸收混合气中的溶质组分。进塔气体组成为4.5%
（体积），吸收率为90%，出塔液相组成为0.02（摩尔分数），操作条件下相平衡关系为Y=1.5X（Y、X为摩尔比）。试求塔顶、塔底及全塔平均推动力，以摩尔比表示。 解：理想气体的体积分数等于摩尔分数，故进塔气相组成为
Y1?y10.045??0.047 1?y11?0.045出塔气相组成为
Y2?Y1(1??A)?0.047(1?0.9)?0.0047
进塔液相组成为
X2?0
出塔液相组成为
X1?x10.02??0.0204 1?x11?0.02塔顶气相推动力为
?Y2?Y2?Y2??Y2?mX2?0.0047?0?0.0047
塔底气相推动力为
?Y1?Y1?Y1??Y1?mX1?0.0047?1.5?0.0204?0.0164
全塔气相平均推动力为
?Ym??Y1??Y20.0164?0.0047??0.0094 ?Y10.0164lnln0.0047?Y2
8、在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分A。进塔气体组成为0.03（摩尔比），吸收率为99%，出塔液相组成为0.013（摩尔比）。操作压强为101.33kPa/(㎡.h),气相体积吸收总系数为0.95kmol/(m?h?kPa),试求所需的填料层高度。
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解：填料层高度用下式计算：
Z?HOGNOG?Y?Y2V?1
KYa??Ym其中Y1?0.03Y2?Y1(1??A)?0.03?(1?0.99)?0.0003
X1?0.03X2?0
?Ym?(Y1?mX1)?(Y2?mX2)(0.03?2?0.013)?(0.0003?0)??0.00143
Y1?mX10.03?2?0.013lnln0.0003Y2?mX2KYa?KGa?P?0.95?101.33?96.26kmol/(m3?h)V?54kmol/(m2?h)?54(0.03?0.0003)则Z???11.7m96.260.00143
9、填料吸收塔某截面上气、液相组成分别为Y=0.05、X=0.01（皆为摩尔比），气液平衡关系为Y=2.0X，若气膜吸收系数
3KY为0.03kmol/(m?s)，液膜吸收系数
3KX为
0.02kmol/(m?s)，试求两相间吸收总推动力、总阻力、吸收速率及各相阻力的分布。 解：吸收推动力为
以气相组成表示 ?Y?Y?mX?0.25?2?0.01?0.03 以液相组成表示 ?X? 吸收总阻力为
Y0.05?X??0.01?0.015 m21K?Y1k?mYk?X12??133.3(m2?s)/kmol 0.030.02吸收速率为
NA?KY(Y?Y)?1/KY1/kY??0.03?2.25?104kmol/(m2?s) 133.3气膜阻力占总阻力的分数为
1/0.03?100%?25%
133.3计算结果表明，当相平衡常数m为2.0时，气膜阻力占总阻力的1/4，即相应的总推动力的1/4用于气相传质，克服气膜阻力。
10、在逆流操作的填料吸收塔中，用循环溶剂吸收混合气中的溶质。进塔气相组成为0.091（摩尔分数），入塔液相组成为21.74g溶质/kg溶液。操作条件下气液平衡关系为
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y??0.86x（y、x为摩尔分数）。若液气比L/V为0.9，试求最大吸收率和吸收液的组成。
已知溶质摩尔质量为40kg/mol，溶剂摩尔质量为18kg/kmol。 解：先将已知的气液相组成换算为摩尔比，即
yY?1?y11?10.091?0.1001
1?0.091x2?21.74/40?0.0099
21.741000?21.74?4018X2?y?2x1?x2?20.0099?0.01
1?0.0099当逆流操作时，因L/V>m，平衡线和操作线交点的位置在塔顶，即
?0.86x2?0.86?0.0099?0.008514
y?2?0.008514?0.008587
1?0.008514最大吸收率为
?X1?
max?Y1?Y2Y1??0.1001?0.008587?0.914?91.4%
0.1001吸收液组成为
V?(Y1?Y2)?LX2?1(0.1001?0.008587)?0.01?0.112 0.93
11、在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦炉气中氨，氨的浓度为8g/标准m，混合气处理量为4500标准m/h。氨的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。操作压强为101.33kPa，温度为30℃，气液平衡关系可表示为Y*=1.2X（Y、X为摩尔比）。气相总体积吸收系数KYa为0.06kmol/(m?h),空塔气速为1.2m/s，试求： （1）用水量
23L，kg/h；
''（2）塔径和塔高，m 解：(1)用水量
L
Y?YX?X1?122先求最小用水量，即
Lmin?V
化工单元操作吸收习题与答案
