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例2. 已知在0.1MPa（绝压）、温度为30℃时用清水吸收空气中的SO2，其平衡关系为yA*= 26.7xA。如果在吸收塔内某截面测得气相中SO2的分压4133Pa， 液相中SO2浓度为CA = 0.05kmol·m-3，气相传质分系数为kg = 4.11×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1，液相传质分系数kL=1.08×10-4m·s-1，且溶液的密度等于水的密度。试求在塔内该截面上：（1）气－液相界面上的浓度CA,i和pA,i; （2）KG和KL及相应的推动力；（3）本题计算方法的基础是什么？
解：（1）求pA,i和CA,i
查 30℃, ?= 995.7kg·m-3
水
E = mP = 26.7 ? 101325 = 2.71 ? 106Pa
H?
?HO2
MH2OE?995.7?5?3?1?2.04?10kmol?m?Pa18?2.71?106
对定常吸收过程，
kg(pA - p A,i) = kL(C A,i- CA) 以 C A,i = p A,i H 代入解得： pA,i = 3546.38Pa
CA,i = pA,iH = 3546.38 ? 2.04 × 10-5 = 0.0724kmol·m-3 （2）求KG、KL及相应的推动力。
= + = +
KG = 1.43×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1
p*A?CA0.05??2450.98PaH2.04?10?5
*.98?1682.02Pa pA?pA?4133?2450
*?5?3 CA?pAH?4133?2.04?10?0.084kmol?m
CA* - CA = 0.084 -0.05 = 0.034kmol·m-3
（3）本题计算方法的基础是双膜理论。
例3. 在填料层高为6m的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸汽。混合气流速为200kmol·(m2·h)-1,其初始苯体积含量为2％，入口洗油中不含苯，流量为40kmol·(m2·h)-1。操作条件下相平衡关系为YA*=0.13XA，气相体积传质系数KYa近似与液量无关，为0.05kmol·(m3·s)-1。若希望苯的吸收率不低于95％，问能否满足要求？
解: 要核算一个填料塔能否完成吸收任务，只要求出完成该任务所需的填料层高H，与
需
现有的填料层高度h比较，若H< H，则该塔能满足要求。
需
解：
YA,1?0.02?0.02041?0.02
YA,2 = 0.0204 ? (1 - 0.95) = 1.02 ? 10-3 qn,B/S = 200 ? (1-0.2) =196kmol·(m2·h)-1
qn,C qn,B?YA,1?YA,2XA,1?XA,2 X = 0
A,2
XA,1?
qn,Bqn,C(YA,1?YA,2)?196?(0.0204?1.02?10?3)?0.09540
塔顶：△YA,2 = YA,2 -YA,2* = 1.02×10-3
塔底：△YA,1 = Y A,1 -Y A,1* = 0.0204 - 0.13 ? 0.095 = 8.05 ? 10-3
?YA,m
?YA,1??YA,28.05?10?3?1.02?10?3?3???3.403?10?YA,18.05?10?3lnln?YA,21.02?10?3
HOG?qn,BKYa?S?196/3600?1.09m0.05
H需?HOG?
YA,1?YA,2?YA,m
0.0204?1.02?10?3?1.09?3.403?10?3 ?6.21m?h?6m
该塔不能满足要求。
习 题
1. 温度为10℃及30℃，总压为101KPa的空气和水接触，空气中氧的体积百分率为21％。试求：
（1）氧的最大浓度（xA、CA）； （2）溶解度系数。
2. 已知在1.013×105 Pa下，100 g 水中溶有H2S 7.821×10-3 g ，溶液上方H2S的平衡分压2026Pa。求：
（1）解度系数H (mol·m-3·Pa-1)；
（2）以气相分压与液相摩尔分数之间关系表示的相平衡方程； （3）相平衡常数；
（4）总压提高一倍时的E、H、m值。
3. 在303K下，SO2分压为3039Pa的混合气分别与下列溶液接触：
含SO2 25.60 mol·m-3 的水溶液； 含SO2 36.25 mol·m-3 的水溶液；
求这两种情况下传质的方向和传质推动力（分别以SO2气相分压差和液相浓度差表示）。已知303K时，SO2的E = 4.79×106Pa。
4. 20℃的水与氮气逆流接触，以脱除水中溶解的氧气。塔底入口的氧气中含氧0.1%（体积），设气液两相在塔底达到平衡，平衡关系服从亨利定律。求下列两种情况下水离开塔底时的最低含氧量。以mg·m-3表示。
（1）操作压强为0.1MPa（绝压）； （2）操作压强为0.04MPa（绝压）。
5. 某逆流吸收塔塔底排出液中含溶质xA为2?10-4（摩尔分率），进口气体中含溶质2.5%（体积），操作压强为0.1MPa。气液平衡关系为yA* = 50xA。
现将操作压强由0.1MPa增至0.2MPa，问塔底推动力（yA-yA*）及（xA-xA*）各增加至原有的多少倍？
6. 某吸收塔用溶剂B吸收混合气体中的A化合物。在塔的某一点，气相中A的分压为21278Pa，液相中A的浓度为1.00?10-3kmol·m-3，气液之间的传质速率为4×10-5kmol·s-1·m-2，气膜传质系数kg为3.95?10-9kmol(s·m2·Pa)-1，证实系统服从亨利定律，当PA=8106Pa时，液相的平衡浓度为1.00?10-3 kmol·m-3，求下列各项：
（1）kL、KG、KL
（2）PA- PA,i、CA,i- CA、PA- PA*、CA*- CA （3）气相阻力占总阻力的百分数。
7. 下图为两种双塔吸收流程，试在YA、XA图上定性画出每种吸收流程中A、B两塔的操作线和平衡线，并标出两塔对应的进、出口浓度（平衡关系服从亨利定律）。
习题 7 附图
8. 一逆流操作的吸收塔，在101.33KPa，25℃条件下进行操作。塔内用清水吸收混合气体中的H2S，进塔气体中含H2S 4％（体积％），吸收率为95％。该物系服从亨利定律，亨利系数E=5.52×104KPa。试计算：
（1）操作液气比为最小液气比的1.15倍时操作液气qn,C/qn,B和液体出塔组成XA,1（摩尔比）各为若干？
（2）若操作压力改为560KPa，其它条件不变，操作液气比qn,C/qn,B和液体出塔组成XA,1
又为若干?
9. 某吸收塔每小时从混合气中吸收2000kg SO2。已知进塔气中含SO218％（质量），其余视为空气，混合气的平均分子量取28，水的用量比最小吸收用量大65％，在操作条件下的平衡关系为YA*=26.7XA。试计算每小时用水量为多少m3?
10. 气体混合物中溶质的组成YA,1 = 0.02，溶质的吸收率为99％，气液相平衡关系为YA*=1.0XA,1。试求下列情况的传质单元数。
（1）入塔液体为纯溶剂，液体比qn,C/qn,B = 2.0; （2）入塔液体为纯溶剂，液体比qn,C/qn,B = 1.25; （3）入塔液体组成X A,2 = 0.0001，液体比qn,C/qn,B = 1.25;
（4）入塔液体为纯溶剂，液体比qn,C/qn,B = 0.8，溶质的回收率最大可达多少？ 11. 30℃，常压操作的填料吸收塔中，用清水吸收焦炉气中的氨。焦炉气处理量为6000m3·h-1（标）。进塔气体中氨的含量为3％（体积％），要求氨的吸收率不低于98％。水的用量为最小用量的1.6倍，空塔气速取1.0m·s-1。已知操作条件下的平衡关系为YA*=1.2XA，气相体积吸收总系数KYa=0.06kmol·(m3·s)-1。试求：
（1）分别用对数平均推动力法及吸收因数法求气相总传质单元数。 （2）填料层高度。
12. 某厂有一填料塔，直径880mm，填料层高6m，所用填料为50mm瓷拉西环，乱堆。每小时处理2000m3混合气（体积按25℃与101.33KPa计），其中含丙酮5％(体积％)，用清水作吸收剂。塔顶送出的废气中含0.263%（体积％）的丙酮，塔底送出来的溶液每kg含丙酮61.2g。根据上述测试数据计算气相体积总传质系数KYa。操作条件下的平衡关系为YA* = 2XA。
上述情况下每小时可回收多少kg丙酮？若把填料层加高3m，可以多回收多少丙酮？ 13. 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-1，原料气中含甲醇100g·m-3，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YA*=1.5XA，甲醇的回收率为98％，KY=0.5kmol·(m2·h)-1，塔内填料的有效表面积为190m2·m-3，空塔气速为0.5m·s-1。试求：
（1）水的用量； （2）塔径； （3）填料层高度。
14. 有一填料吸收塔，填料高10m，用清水逆流洗去混合气中有害组分A，在一定的操作条件下，测得进、出塔气体中含A分别为YA,1 = 0.02，YA,2 = 0.004，出塔液相中含A 0.008（均为比摩尔分数）。相平衡常数m = 1.5，问：
（1）该操作条件下的气相总传质单元高度为多少？
（2）因要求塔顶出塔气体中含A为0.003（比摩尔分数），如液气比不变，填料层应加高多少？