化工原理课后习题答案第七章吸收习题解答

第七章 吸 收

7-1 总压101.3 kPa ，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，

通过实验测定其亨利系数E 为4.13 MPa ， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m 。（溶液密度近似取为1000kg/m 3）

解：溶质在液相中的摩尔分数：50 0.0139100050 18

x ==+ 二氧化硫的平衡分压：* 3

4.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==?? 相平衡常数：634.1310Pa 40.77101.310Pa E m P ?== =?

7-2 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），

求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。已知塔内温度为20℃，压强为1.52×105 Pa ，亨利系数E 为48.9MPa 。

解：相平衡常数为：6 5

48.910321.711.5210

E m P ?===? 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：1534 0.04305953429 y = =+

若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：

41max 0.0430 1.3410321.71 y x m -= ==?

7-3 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。 （1）含

NO 2 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO 2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa ，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =1.68×102 kPa ；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa （绝对压强）。

解：（1）相平衡常数为：513 1

1.6810Pa 1.658101.310Pa E m P ?===? * 1 1.658 0.0030.00498 y m x ==?= 由于 *

y y >，所以该过程是吸收过程。 气相推动力为：* 0.060.004980.0550y y -=-= 液相推动力为：* 10.060.0030.03321.658

y x x x m -=-=-= （2）相平衡常数为：523 2 1.6810Pa 0.8420010Pa E m P ?===? *

10.840.0030.00252y m x ==?= 由于 *

y y >，所以该过程仍是吸收过程。 气相推动力为：*

0.060.002520.0575y y -=-=

液相推动力为：* 20.060.0030.06840.84

y x x x m -=-=-= y x 0.00 0.02 0.04 0.060.08 y x

7-4 在某操作条件下用填料塔清水逆流洗涤混合气体，清水物理吸收混合气中的某一组分，测得某

截面上该组分在气、液相中的浓度分别为 y = 0.014，x = 0.02。在该吸收系统中，平衡关系为y = 0.5x ，气膜吸收分系数k y = 1.8×10-4 kmol / (m 2·s)，液膜吸收分系数k x = 2.1×10-5 kmol / (m 2.s)，试求：（1）界面浓度y i 、x i 分别为多少？（2）指出该吸收过程中的控制因素，并计算气相推动力在总推动力中所占的百分数。

解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有： i i ()()y x k y y k x x -=-

45

i i 1.810(0.014) 2.110(0.02)y x --??-=??- （1） 在界面处气液两相达平衡，有： i i 0.5y x = （2）

联立方程（1）、（2）得 i 0.0265x =，i 0.0132y = （2）气相传质阻力： 32

411 5.55610s m /kmol 1.810

y k -== 以气相为基准的液相传质阻力：

4250.5 2.38110s m /kmol 2.110

x m k -== 因此，吸收过程为液膜扩散控制。

总气相传质推动力为：0.0140.50.020.004y mx -=-?= 气相推动力：i 0.0140.01320.0008y y -=-= 气相推动力在总推动力中所占比例：i 0.0008

0.20.004 y y y mx -==-

7-5 在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇蒸气，操作温度为25℃，压力为105kPa （绝对压力）。

稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为7.5 kPa ，液相中甲醇浓度为2.85kmol / m 3。甲醇在水中的溶解度系数H = 2.162 kmol / (m 3·kPa)，液膜吸收分系数k L = 2.0×10-5 m / s ，气膜吸收分系数k G = 1.2×10-5 kmol / (m 2·s·kPa.)。试求：（1）气液界面处气相侧甲醇浓度y i ；（2）计算该截面上的吸收速率。

解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有： i i ()()G L k p p k c c -=-

55

i i 1.210(7.5) 2.110( 2.85)p c --??-=??- （1） 在界面处气液两相达平衡，有： i i 1p c H = i i 1 2.162 p c = （2）

联立方程（1）、（2）得 3

i 5.4kmol/m c =，i 2.611kPa p =

气液界面处气相侧甲醇浓度：i i 2.6110.0249105 p y P === （2）该截面上的吸收速率： 552

A i () 1.210(7.5 2.611) 5.8710kmol/(m s)G N k p p --=-=??-=? 7-6 在101.3kPa 及25℃的条件下，用清水在填料吸收塔逆流处

理含的SO 2混合气体。进塔气中含SO 2

分别为 0.04（体积分数），其余为惰性气体。水的用量为最小用量的1.5倍。要求每小时从混合气体中吸收2000 kg 的SO 2，操作条件下亨利系数4.13 MPa ，计算每小时用水量为多少（m 3）和出塔液中SO 2的浓度（体积分数）？ 此题的第二问修改成“出塔气中SO 2的浓度（体积分数）？”因条件不够计算不出来，原题第二问是计算出塔液中SO 2的浓度（摩尔分数）。 解：20X =，1110.04

0.417110.04 y Y y =

==-- 相平衡常数为：6 3

4.131040.77101.310E m P ?==

=? 由于是低浓度吸收，有：40.77M m ≈= 由物料衡算得： 122000

()=31.25kmol/h V Y Y -= 12min 12

()31.253055.31kmol/h 0.41740.77V Y Y L Y X M -===- min 1.54582.97kmol/h L L == 每小时用水量：34582.9718 82.494m /h 1000 Q ?= =

由物料衡算得：121()4582.9731.25kmol/h L X X X -== 10.00682X =

出塔液中SO 2的浓度：1110.00682 0.00677110.00682 X x X ===++

7-7 用清水在吸收塔中吸收NH 3-空气混合气体中的NH 3，操作

条件是：总压101.3kPa ，温度为20℃。

入塔时NH 3的分压为1333.2Pa ，要求回收率为98%。在 101.3kPa 和20℃时，平衡关系可近似写为 Y * =2.74 X 。试问：（1） 逆流操作和并流操作时最小液气比 (L / V )min 各为多少？由此可得出什么结论？（2）若操作总压增为303.9 kPa 时，采用逆流操作，其最小液气比为多少？并与常压逆流操作的最小液气比作比较讨论。 解：1 1.3332

0.0133101.3 1.3332 p Y P p =

==--， 21(10.98)0.020.01330.000266Y Y =-=?= 20X = （1）逆流操作时最小液气比：12min 12 0.01330.000266 () 2.6850.0133 2.742.74 Y Y L V Y X --= ==-

并流操作时最小液气比：12min 20.01330.000266()134.260.000266 2.742.74 Y Y L V Y --===

由此可知：若完成相同的吸收任务，并流操作时的用水量比逆流操作时用水量大。 （2）由于亨利常数仅是温度的函数，若总压增加，相平衡常数会发生变化，又因为，该吸收为

低浓度吸收，有：M m ≈

11 2.74101.3277.562kPa E M P ≈=?= 22277.562 0.913303.9 E M P ≈

== 加压后，逆流操作时的最小液气比：

12min 12 2

0.01330.000266 ()0.50.0133

0.913Y Y L V Y X M --===- 由此可知，完成相同的吸收任务，加压后，逆流操作的用水量小于常压的用水量，但是加

压会增加能耗，这是以增大能耗为代价来减少吸收操作的用水量。 7-8 在一逆流吸收塔中用吸收剂吸收某混合气体中的可溶组分。已知操作条件下该系统的平衡关系

为Y =1.15X ，入塔气体可溶组分含量为9%（体积），吸收剂入塔浓度为1%（体积）；试求液体出口的最大浓度为多少？ 解：1110.09

0.09110.09 y Y y =

==-- 由题可得，液体出口的最大浓度是与入塔气体浓度相平衡的液体浓度： 11,max 0.090.0861.15

Y X M =

== 液体出口的最大浓度：11,max 10.086 0.0792110.086 X x X ===++

7-9 在填料塔内用清水逆流吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体，SO 2浓度为0.08（体积分数），

其余可视为空气。冷却后送入吸收塔用水吸收，要求处理后的气体中SO 2浓度不超过0.004（体积分数）。在操作条件下的平衡关系为Y * = 48X ，所用液气比为最小液气比的1.6倍。求实际操作液气比和出塔溶液的浓度。并在Y -X 图上画出上述情况的操作线与平衡线的相互关系。 解：1110.080.0870110.08y Y y =

==--，2220.004 0.00402110.004

y Y y ===--，20X = 逆流操作的最小液气比：12min

10.08700.00402

()45.7820.0870 48Y Y L V Y M --=

== 实际操作液气比：min 1.6() 1.5.78273.251L L V V ==?=

由操作线方程可得： 121()0.08700.00402 0.0011373.251 V Y Y X L --=

== 出塔溶液的浓度：1110.00113 0.00113110.00113 X x X = =≈++

7-10 常压（101.325kPa ）用水吸收丙酮——空气混合物中的丙酮（逆流操作），入塔混合气中含丙

酮7%（体积），混合气体流量为1500 m 3 / h （标准状态），要求吸收率为97%，已知亨利系数为200kPa （低浓度吸收，可视M≈m ）。试计算：（1）每小时被吸收的丙酮量为多少；（2）若用水量为3200kg/h ，求溶液的出口浓度？在此情况下，塔进出口处的推动力ΔY 各为多少？（3）若溶液的出口浓度 x 1= 0.0305，求所需用水量，此用水量为最小用水量的多少倍？ 解：1110.07

0.0753110.07 y Y y =

==--，21(10.97)0.07530.030.00226Y Y =-=?=， 20X = 混合气体的摩尔流率：1500 66.9kmol/h 22.4V = = 相平衡常数为：200

1.974101.325 E M m P ≈===

所以，操作条件下的平衡关系为：* 1.974Y X =

（1）每小时被吸收的丙酮量为：

12()66.9(0.07530.00226) 4.1kmol/h V Y Y -=?-= （2）吸收剂的摩尔流率：3200 177.778kmol/h 18 L =

= 由操作线方程可得：121() 4.1 0.0275177.778 V Y Y X L -= == 0.0000 0.0004 0.0008 0.0012 0.0016 0.000.02 0.040.060.080.10 X 2 Y 2 Y X Y 1Y * =48X

溶液的出口浓度：1110.0275 0.0268110.0275 X x X = ==++

塔进口处的推动力：1110.0753 1.9740.02750.0210Y Y MX ?=-

=-?=

塔出口处的推动力：2220.0022600.00226Y Y MX ?=-=-= （3）若溶液的出口浓度 x 1= 0.0305，有：1 0.0305 0.031510.0305 X '==-

由操作线方程可得： 121() 4.1 155.470kmol/h 0.0315 V Y Y L X -'= =='

最小用水量：12min 1() 4.1 128.218kmol/h 0.0753 1.974V Y Y L Y M -=

== min 155.470 1.213128.218 L L '==

7-11 在逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的可溶组分，若系统的平衡关系为Y =

0.3X 。试求：（1）已知最小液气比为0.24，求其回收率；（2）当液气比为最小液气比的1.2倍，塔高不受时该系统的最大回收率；（3）如果吸收因子A = 1.25，回收率为90%，并已知该系统的气、液相传质单元高度H L 和H G 都是2 m ， 其填料层高度为多少？ 解：

(1) 当最小液气比min 0.24L V ?? =

时 回收率为：1212 min

1max 1Y Y Y Y L V X Y M

η--??= ==M ? min

/0.24/0.30.880%L V η?? =M ===

（2）L / V = 1.2（L /V ）min = 1.2× 0.24= 0.288 < 0.3 若塔高不受时，气液将在塔底达到平衡，此时有塔底 1110.3Y MX X ==

12 12

0.288Y Y X X -=-

21110.30.2880.012Y X X X =-= 最大回收率： 1211 max 11

0.30.01296%0.3Y Y X X Y X η--= == （3） 11 0.81.25 A ==

121110110.90

Y Y η===-- ()()121222111 1ln 11ln 111111e OG

e Y Y Y N A A A Y Y A A Y A -=-+=-+---?? ()111ln 11111A A A η?? = -+??--?? ()1

l n 10.8100.8 5.1510.8OG N =-?+=- 又 12 2 3.6m 1.25 OG

G L G L MV H H H H H L A =+=+=+= 5.15 3.618.54

O G O G Z N H ==?=

7-12 在一逆流填料吸收塔中，用纯水吸收空气 - 二氧化硫混合气中的二氧化硫。入塔气体中含二氧

化硫4%（体积分数），要求吸收率为95%，水用量为最小用量的1.45倍，操作状态下平衡关系为Y *=34.5X ，H OG =2m 。试求：（1）填料层的高度；（2）若改用含二氧化硫0.08%的稀硫酸作吸收剂，Y 1及其他条件不变，吸收率为多少？（3）画出两种情况下的操作线及平衡线的示意图。 解：（1）14

0.041796 Y =

=，20.04170.050.0021Y =?= ()min /34.50.9532.775L V M η==?=

/ 1.232.77539.33L V =?=，1//34.5/39.330.877A MV L === *12*22111

ln[(11/)1/]ln[(11/)1/]11/11/1OG Y Y N A A A A A Y Y A η -=-+=-+---- 11

ln[(10.877)0.877]9.79710.87710.95 = -+=--

9.797219.6O G O G Z N H ∴== = （2）20.0008X ≈，* 10.0417/34.50.0012X ==

其他条件不变，即L/V 不变，则(L/V )min 也不变， '12min ' 1max 2

(/)32.775Y Y L V X X -==- ? '1232.775(0.00120.0008)0.0134Y Y -=?-=

210.01340.04170.01340.0283Y Y '=-=-= '1210.0134'32.12%0.0417 Y Y Y η-=== （3）

7-13 在一塔径1.3m ，逆流操作的填料塔内用清水吸收氨－空气混合气体中的氨，已知混合气体流量

为3400m 3/h （标准状况）、其中氨含量为NH 35%（体积分数），吸收率为90%，液气比为最小液气比的1.3倍，操作条件下的平衡关系为Y =1.2X ，气相体积总传质系数K Y a = 187 kmol/(m 3?h)，试求：（1）吸收剂用量；（2）填料层高度；（3）在液气比及其它操作条件不变的情况下，回收率提高到95％时，填料层高度应增加多少。 解：（1）10.05

0.052610.05 Y = =-

出塔氨含量：()()2110.052610.90.00526Y Y η=-=?-= 进塔惰性气体含量：3400

(10.05)144.196kmol /h 22.4

V =?-= 最小液气比：12min 1,max 20.05260.00526 () 1.080.0526/1.2 Y Y L V X X --= ==-

0.000.010.020.03 0.04 Y X

实际液气比：

min 1.3() 1.3 1.08 1.404L L V V

==?= 吸收剂用量： 1.404 1.404144.196202.452kmol/h L V =?=?=

（2）求塔底排出水中丙酮含量 121()0.05260.00526 0.03371.404 V Y Y X L --= == 塔横截面积：222 ππ 1.3 1.327m 44D Ω==?= 传质单元高度：OG Ya 144.196 0.581m 187 1.327 V H K = = =Ω **1122* 11* 22

()()(0.0526 1.20.0337)0.005260.008230.0526 1.20.0337ln ln 0.00526m Y Y Y Y Y Y Y Y Y ----?-?===-?-- 传质单元数：12OG m 0.05260.00526

5.750.00823 Y Y N Y --=

==? 填料层高度为：OG OG 0.581 5.75 3.34m Z H N ==?= （3）()()2110.052610.950.00263Y Y η''=-=?-=

121()0.05260.002630.03561.404 V Y Y X L '--'=== OG Ya 144.196

0.581m 187 1.327 V H K = = =Ω

**1122m *11 *

22()()(0.0526 1.20.0356)0.002630.005480.0526 1.20.0356ln ln 0.00263

Y Y Y Y Y Y Y Y Y ''----?-?===-?'-'-

12OG m 0.05260.002639.120.00548Y Y N Y '--'==='? OG OG

0.5819.12 5.30m Z H N ''==?=

7-14 由矿石焙烧炉送出来的气体含有SO 2 6%（体积分数），其余可视为空气，冷却送入填料塔用水

吸收。该填料层高度为6米，可以将混合气中的SO 2 回收95%，气体速率为600kg 惰气/(m 2?h)，

液体速率为900 kg/(m 2?h)。在操作范围内，SO 2的气液平衡关系为*

2Y X =，7

.0气W a K Y ∝，受液

体速率影响很小，而W 气是单位时间内通过塔截面的气体质量，试计算将操作条件作下列变动，所需填料层有何增减（假设气、液体速率变动后，塔内不会发生液泛）？（1）气体速度增加20%； （2）液体速度增加20%。

解：()1220.06/0.940.0638,0.063810.950.00319,0Y Y X ===?-==

单位塔截面积空气流量：()()

22V /600/2920.69kmol/m h 0.0057kmol/m s W V =Ω==?=? 单位塔截面积水的流量：()()

22L /900/1850kmol/m h 0.0139kmol/m s W L Q ===?=? 1//220.69/500.8276A mV L ==?=

()()12OG 221110.0638ln 11/ln 10.82760.82768.427 11/10.82760.00319Y mX N A A Y mX A ??-?? =

-+=-+=---??

OG OG /6/8.4270.712m H Z N ===

（1）当气体流量增加20％，111// 1.20.82760.993A mV L ==?=

()()12OG =

-+=-+=---?? ()()0.7 1

11.2 1.136 1.136Y V Y Y Y V K a M K a K a K a M ??==?=

()1OG1OG 1 1.2 1.056 1.0560.7120.752m 1.136V V Y Y M M H H K a K a = ===?=

所以：OG1OG117.8380.75213.412m Z H N ==?=

（2）当液体流量增加20％，21//1.2/1.20.8276/1.20.67A mV L A ====

()()12OG 222221110.0638ln 11/ln 10.670.67 6.22 11/10.670.00319Y mX N A A Y mX A ??-??= -+=-+=---??

又：气体流量不变，OG H 也不变，OG2OG 0.712m H H == 所以：OG2OG2 6.220.712 4.43m Z H N ==?=

112211110.0638ln

11/ln

10.9930.99317.83811/10.9930.00319Y mX N A A Y mX A ??-??

7-15 某制药厂现有一直径为1米，填料层的高度为4米的吸收塔。用纯溶剂逆流吸收气体混合物中

的某可溶组分，该组分进口浓度为0.08（摩尔分率），混合气流率为40kmol/h ，要求回收率不低

于95%。操作液气比为最小液气比的1.5倍，相平衡关系为Y * = 2X ，试计算：（1）操作条件下的液气比为多少；（2）塔高为3米处气相浓度；（3）若塔高不受，最大吸收率为多少？ 解：（1）18

0.087092 Y =

=，20.08700.050.0043Y =?= ()1212min 1,max 21 /20.95 1.9Y Y Y Y L V M M X X Y η--= ===?=-

/ 1.5 1.9 2.85L V =?=，1//2/2.850.702A MV L === （2）*12*22111ln[(11/)1/]ln[(11/)1/]11/11/1OG Y Y N A A A A A Y Y A η -=-+=-+---- 11

ln[(10.702)0.702] 6.310.70210.95 = -+=--

O G O G /4/6.30.6285m H Z N ∴===

当'3m Z =时，设其气液相浓度分别为'X 、'Y ， 'O G O G O G

Z '//H N Z N =不变，则： 又由1212()()V Y Y L X X -=-得： 112(/)()(1/2.85)(0.08700.0043)0.0290X V L Y Y =-=?-= 则：11OG 21ln 11/0Y MX N A Y ??-= --?? ；'

11OG 1ln 11/''Y MX N A Y MX -??=??--?? 111121ln 4ln ''Y MX

Y MX Y Y MX ??--=??-?

*1/4*3/41/43/42211''()()0.0043(0.087020.0290)0.0180Y mX Y Y Y Y -=--=-?=

即 '0.01802Y X =+ （1） 又由操作线方程 22'' 2.85'0.0043L L Y X Y X X V V ??

= +-=+

（2） ∴ （1）、（2）式联解得：'0.0502Y =，'0.0161X = （3）若塔高不受，因为2.85>2，所以，在塔顶达到平衡，最大吸收率为100％。

7-16 在装填有50mm 拉西环的填料塔中用清水吸收空气中的甲醇，直径为880mm ，填料层高6m ，，

每小时处理2000m 3甲醇-空气混合气，其中含甲醇5%（体积分数）；操作条件为298.15 K ，101.3

kPa 。塔顶放出废气中含甲醇0.263%（体积分数），塔底排出的溶液每kg 含甲醇61.2g ；在此操作条件下，平衡关系Y = 2.0X 。根据上述测得数据试计算：（1）气相体积总传质系数K Y a ；（2）每小时回收多少甲醇；（3）若保持气液流量V 、L 不变，将填料层高度加高3m ，可以多回收多少甲醇。

解：（1）10.05/0.950.0526Y ==；220.00263Y y ≈=；20X = 2000/22.4(273.15/298.15)(10.05)77.71kmol/h 161.2/58 1.0552

0.0202(100061.2)/1852.16 X = ==-

11120.052620.02020.0121Y Y X ?=-=-?=；22220.00263Y Y X ?=-=

12m 120.01210.00263 0.0062ln(/)ln(0.0121/0.00263) Y Y Y Y Y ?-?-?=

V

=??-=

==??

则 12m 0.05260.00263 8.050.0062 OG Y Y N Y --=

==? OG Ya OG /()/6/8.050.745m H V K Z N =Ω===

23Ya OG /()77.71/(0.7450.7850.88)171.59kmol/(m h)K V H =Ω=??=

（2）12()77.71(0.05260.00263) 3.88kmol/h G V Y Y =-=?-= （3）

V 、L 不变，则

12/() 3.88/0.0202192.24kmol/h L G X X =-== 1/(277.71)/192.240.8085A =?=

即OG H 不变，则''/9/0.74512.08OG OG N Z H === 又 12'221 'ln (11/)1/11/OG Y mX N A A A Y mX ??-= -+??--?? '

210.0526

ln (10.8085)0.808512.0810.8085Y ??= -+=??-?? '

20.05262.31ln 0.19150.8085Y ??=+ '

20.01/10.07440.8085Y =- '20.01/9.2660.0011Y ==

'12'()77.71(0.05260.0011) 4.0kmol/h G V Y Y =-=?-= ' 4.0 3.880.12kmol/h G G G ∴?=-=-=

7-17 现需用纯溶剂除去混合气中的某组分，所用的填料塔的高度为6m ，在操作条件下的平衡关系为

Y = 0.8X ，当L / V = 1.2时， 溶质回收率可达90%。在相同条件下，若改用另一种性能较好的填料，则其吸收率可提高到95%，请

问第二种填料的体积传质系数是第一种填料的多少倍？ 解：

在同一吸收塔中操作，则有：'' OG OG OG OG Z N H N H == 1//0.8/1.22/3A -+=-+??---?? 11

ln 2/3 4.1612/33(10.9)??= +=??-?-?? 1OG 2111

ln (11/)1/ln[(11/)1/]11/11/1'Y N A A A A A Y A η??'=-+=-+??---??

11

ln 2/3 5.9812/33(10.95)??= +=??-?-??

'/()' 5.98 1.44'/()' 4.16OG OG Y Y OG OG Y Y N H V K a K a N H V K a K a ===== ()'

1.44Y Y K a K a ∴ =

7-18 用填料塔解吸某含有二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液，已知进、出解吸塔的液相组成分别为0.0085

和0.0016（摩尔分数）。解吸所用载气为含二氧化碳0.0005（摩尔分数）的空气，解吸的操作条件为35℃、101.3kPa ，此时平衡关系为Y = 106.03X 。操作气液比为最小气液比的1.45倍。若取H OL =0.82m ，求所需填料层的高度？ 解：10.00850.008610.0085X =

=-，20.0016 0.001610.0016X ==- 20.00050.000510.0005

mV

L

===

1OG

2111ln

(11/)1/ln[(11/)1/]11/11/1Y N A A A A A Y A η??=

Y ==-

由平衡关系Y = 106.03X 可得：

*1106.030.00860.9112Y =?=，*2106.030.00160.1696Y =?= *20.0005/106.030X =≈ 最小气液比为：12* min 12

0.00860.00160.00770.91120.0005X X V L Y Y --?? ===

--?? / 1.450.00770.0111V L =?=，4/0.0111/106.03 1.0510L V A M = ==? ()()* 4412OL

*422110.0086ln 1ln 1 1.0510 1.0510 1.6811 1.0510

0.0016X X N A A A X X ??-??=-+=-?+?=---?OG OG 0.82 1.68 1.38m Z H N ==?=

7-19 某合成氨厂在逆流填料塔中，用NaOH 溶液吸收变换气中的CO 2。已知进塔混合气流量为

113514kg/h ，密度为12.8kg/m 3；进塔的液体流量为1019850kg/h ，密度为1217kg/m 3，粘度为0.52mPa.s 。拟采用乱堆50mm×50mm×0.9mm 的钢制鲍尔环。试估算填料塔的塔径。

解：0.5 0.5

101985012.80.9211135141217mL G a mG L q X x q ρρ =+=?= ??? ?

在乱堆填料泛点线上读出相应的纵坐标值为0.023，即 2 0.2

0.023f G

L L u Y g φ?ρμρ??==

对于50mm×50mm×0.9mm 的钢制鲍尔环，66φ=，1000 0.8211217 ==，代入上式得： 泛点气速：0.672m/s f u = =

= 取空塔气速为：0.550.550.6720.3696m/s f u u ==?= 33113514 8.8710m /h 12.8 mG vG G q q ρ= = =?

塔径： 2.914m D ===

取塔径为3.0m 。

7-20 在某逆流操作的填料塔内，用清水回收混合气体中的可溶组分A ，混合气体中A 的初始浓度为

0.02 （摩尔分数）。为了节约成本，吸收剂为解吸之后的循环水，液气比为1.5，在操作条件下，气液平衡关系为Y * = 1.2X 。当解吸塔操作正常时，解吸后水中A 的浓度为0.001（摩尔分数），吸收塔气体残余A 的浓度为0.002（摩尔分数）；若解吸操作不正常，解吸后水中A 的浓度为 0.005（摩尔分数），其他操作条件不变，气体残余A 的浓度为多少？ 解：（1）解吸塔操作正常时，吸收塔液体出口浓度

为：

10.02 0.020410.02 Y = =-

220.002Y y ≈= 220.001X x ≈= 由操作线方程可得： ()11220.02040.002 0.0010.01331.5 V X Y Y X L -= -+=

+= ()()()()1122m 11 22

0.0204 1.20.01330.002 1.20.0010.002120.00444ln ln 0.0008 Y MX Y MX Y Y MX Y MX ----?--??= ==--

12OG 0.02040.002 8.6790.00212 m Y Y N Y --=

==? （2）解吸塔操作不正常时，OG N 不变，由于2X 变为2X '，则2Y 变为2Y '，1X 变为1X '

2

20.005X x '≈= 由吸收因子法得： 12 OG 22 1

ln 11/Y MX MV MV N MV L L Y MX L '-??= -

+?? ? ?''--?? 21

1.20.0204 1.20.005 1.2ln 18.6791.2 1.5 1.20.005 1.51 1.5 Y -???=-+=?? ? ?'-???- 得：20.0066Y '= 由操作线方程可得： ()

11220.02040.00660.0050.01421.5 V X Y Y X L -'''= -+=+= 12 m

OG 0.02040.0066 0.00159 8.679 Y Y Y N ' -- ===

当吸收剂初始浓度升高时，塔内平均传质推动力减小，气体残余浓度升高。