S?mL/V?0.7521.116?0.674

由NOG?11?0.674ln[(1?0.674)Y1Y211??Y1?mXY2?mX22?S]

因为 X2=0 且

11?S??

NOG?ln[(1?S)111???S]

11?0.674?10.75ln[(1?0.674)?0.674]

1?0.99又因

Z?HOGNOG?VZVKYaNOG

得

KYa??0.0458.75NOG3

?10.75?0.0553kmo/lm?s2） NAa(全塔衡算，总传质速率方程) 由

LV?Y1?Y2X1?X?2

?0.05?0.99X11.116?Y1?Y2X1Y1?X1

得 X1=0.0444，

NAa?KYa(Y1?Y1)

?=0.0553(0.05-0.752×0.0444) =9.19×10kmol/m·s

5-41.在常压逆流连续操作的吸收塔中用清水吸收混合气中的A组分。混合气中惰性气体的流率为30kmol/h，入塔时A组分的浓度为0.08（摩尔比），要求吸收率为87.5%，相平衡关系为Y*=2X，设计液气比为最小液气比的1.43倍，气相总体积传质系数KYa=0.0186kmol/m3·s ，且KYa?V0.8，取塔径为1m，试计算： （1）所需填料层高度为多少？

（2）设计成的吸收塔用于实际操作时，采用10%吸收液再循环流程,即LR=0.1L，新鲜吸收剂用量及其它入塔条件不变，问吸收率为多少？ 解： (1)

V?303600?0.785?12-43

?0.0106kmol/(m2?s)

16

HVOG?K?0.0106Ya0.0186?0.57m

??L???Y1?Y2?Y1?Y21.75

?V?X?min1?X2Y?m??2?0.875?1m ??L??V??1.43???L??V??1.43?1.75?2.50

?min

S?mVL?22.5?0.8

N12OG?1?Sln??1?S?Y1?mX??S??Y?2?mX2?

?11?0.8ln??0.8?1???11?0.875?0.8

????4.38

?z?HOGNOG?0.57?4.38?2.50m

(2) 吸收液再循环

此时吸收剂入口浓度：

X'?LX2?L'RX11X'11'2L?L?0.R1.1?11X1

因为K0.8VYa?V，V不变，所以KYa不变，即HOG?KYa不变

NzOG?H不变

OG此时

S??mV?mVL?1.1L?0.81.1?0.727

'

N?11?S?ln???1?S??Y1?mX2OG?S???

??Y'mX'2?2???2?

4.38?1ln?0.08?X'1?1?0.727??1?0.727?11?

?2?0.727???Y''2?11X1??0.08?2'

9.437?11X12

Y'2?11X'1

9.437Y''2?1.534X1?0.08 由物料衡算：

L?X''1?X2??V?Y1?Y2?

17

(1)

X1?X''2?VL?Y1?Y2?''?12.5?0.08?Y?

'2X1?0.032?0.4Y2 (2)

将式(2)代入式(1)，解之：X1'?0.0269，Y2'?0.0128

Y1?Y2Y1'

????100%?1?0.01280.08?84%

5-42.含苯1.96%（体积）的煤气用平均摩尔质量为260kg/kmol的洗油在一填料塔中逆流吸收，以回收其中95%的苯，煤气流率为1200kmol/h，塔顶进入的洗油中含苯0.5%（摩尔分率），洗油用量为最小用量的1.3倍，吸收塔在101.3kPa、27?C下操作，此时平衡关系为Y=0.125X。从吸收塔塔底引出的富油经加热后送入解吸塔顶，塔底通入水蒸汽，使苯从洗油中解吸出来，脱苯后的洗油冷却后送回吸收塔塔顶。水蒸气用量为最小用量的1.2倍，解吸塔在101.3kPa、120℃下操作，气液平衡关系为Y*=3.16X。求洗油的循环用量和水蒸汽用量（kg/h）。

L,X1

L,X2

V,Y2

V’,Y’1

*

V,Y2

V,Y1

(1) 吸收塔

Y1?y11?y1?0.01961?0.0196?0.02’’

L,X1

L,X2

0.005,X2?x21?x2?1?0.005?0.005

Y2??1???Y1??1?0.95??0.02?0.001 ?Y1?Y2?L???Y1?V?min?Xm?20.02?0.0010.020.125?0.005?0.123

?L??L??1.3?0.123?0.159???1.3??VV????min

洗油用量：

吸收剂（洗油）出塔浓度

18

L?0.159V?0.159?1200?191.28kmol/h?191.28?260?49732.8kg/h

X1?X2?VL?Y1?Y2??0.005?10.159?0.02?0.001??0.124

(2) 解吸塔

?V'??L??V'??L??X1?X2X1?X20.124?0.005?????0.304?'?'3.16?0.124?0mX?YY?Y?min1212??V'??1.2???L?????1.2?0.304?0.364??min

水蒸汽用量：

V?0.364L?0.364?191.28?69.70kmol/h?69.70?18?1254.6kg/h'

5-43.用一填料层高度为3m的吸收塔，从含氨6%（体积分率）的空气中回收99%的氨。混合气体的质量流率为620kg/m·h，吸收剂为清水，其质量流率为900kg/m·h。在操作压力101.3kPa、温度20?C下，相平衡关系为Y*=0.9X。体积传质系数kGa与气相质量流率的0.7次方成正比。吸收过程为气膜控制，气液逆流流动。试计算当操作条件分别做下列改变时，填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率： （1）操作压力增大一倍； （2）液体流率增大一倍； （3）气体流率增大一倍。 解：

原工况：

Y1?y11?y1?0.061?0.06?0.0638

2

2

Y2??1???Y1?0.01?0.0638?6.38?10?4

水的摩尔流率：

L?90018?50kmol/(m2?h)

混合气体平均分子量：

M?0.06?17?0.94?29

V?620?28.28kg/kmol

228.28mV0.9?20.61S???0.371

L50?1?0.06??20.61kmol/(m?h)

19

NOG??Y?mXln??1?S?11?S?Y2?mX111?0.37122??S?? ?ln??1?0.371??100?0.371?

?6.594?H?zNOG?36.594?0.455m

OG(1) 压力增大一倍

因为kGa?D?p?1，而KYa?kya?kGa?p

所以压力增大一倍，KYa不变，HOG不变

pp' 而m??

S??m?12?0.9?0.45

m?VL?112S?0.186

22??NOG?Y1?mXln??1?S??1?S??Y2?mX11?0.186??S???

?ln??1?0.186??100?0.186?

?5.405

?z?H'OG??0.455?5.405?2.46m NOG(2) 液体流率增大一倍

S??mVL??12S?0.186，NOG??5.405

气膜控制，KYa不变，HOG不变

??0.455?5.405?2.46m?z?HOGNOG'

(3) 气体流率增大一倍

S??mVL'?2S?0.742

1

NOG??1?0.742ln??1?0.742??100?0.742??12.708

0.7 ?KGa?kGa?V

0.7?KYa?PKGa?VHOG

?VKYa?V0.3

20