化工单元操作技术期末复习答疑(文本)(2)

D?61.3kmol/h W?78.7 kmol/h

馏出液中易挥发组分回收率为：

?D?DxD61.3?0.975??0.97?97% FxF140?0.44釜残液难挥发组分回收率为：

W(1?xW)78.7?(1?0.0235) ?w???0.98?98%

F(1?xF)140(1?0.44)11．将含24%（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。要求馏出液含95%易挥发组分，釜液含3%易挥发组分。送入冷凝器的蒸气量为850kmol/h，流入精馏塔的回流液为650kmol/h，试求：

（1）每小时能获得多少kmol/h的馏出液？多少kmol/h的釜液？ （2）回流比R为多少？ （3）精馏段操作线方程？

解：：（1） V=L+D

D=V-L=850-650=200kmol/h

F = 788.6 kmol/h, W = 788.6-200 = 588.6kmol/h

（2）R=L/D=3.25

（3）yn?1?xRxn?D带入数据得到精馏段操作线方程？ R?1R?112.在苯-甲苯的精馏系统中，若已知物料的相对挥发度为α=2.4，原料液、馏出

液组成分别为XF=0.5，XD=0.96（以上均为摩尔分数），实际采用回流比R=2.0，塔顶采

用全凝器，泡点进料，试计算从上先下数，第二块塔板的气液相组成。

解：由相平衡方程y??x2.4x ?1?(??1)x1?1.4xyn?1?xR20.96xn?D?xn??0.67xn?0.32 R?1R?12?12?1因为是全凝器：y1=xD=0.96

带入平衡方程和操作线方程依次计算： x1=0.909，y2=0.929，x2=0.845

申奕：吸收是化工生产中分离气体混合物的方法，通过本章的学习学员应了解吸收装置的结

构和特点；理解吸收单元操作的基本概念、吸收传质机理、相平衡与吸收的关系。 本章学习的重点是气体吸收过程的相平衡关系，吸收过程的计算。学员应能够进行低浓度气体吸收过程的计算，分析填料塔的操作特性。

通过学习掌握：吸收操作线方程、吸收塔物料衡算，吸收剂最小用量、填料层高度的计算；理解：吸收单元操作的基本概念、相平衡与吸收的关系；了解：分子扩散、费克尔定律、扩散系统、双膜理论的概念。

申奕： 1．称为吸收是利用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿而使气体中不同组分分离的操作。

解：吸收操作的依据是：气体混合物各组分在液体中溶解度的差异。 2．某吸收过程，已知ky=4?10-1 kmol/m2?s，kx=8?10-4 kmol/m2?s，由此可知该过程为液膜控制过程。

解：液膜吸收系数的倒数1/ky，称为液膜阻力。同理气膜吸收系数的倒数1/kx，称为气膜阻力。液膜阻力》气膜阻力，因此为液膜控制过程。

3．最小液气比是什么？。

解：当吸收剂用量减少到B点与平衡线OE相交时，即塔底流出液组成与刚进塔的混合气组成达到平衡。这是理论上吸收液所能达到的最高浓度，但此时吸收过程推动力为零，因而需要无限大相际接触面积，即需要无限高的塔。这实际生产上是无法实现的。只能用来表示吸收达到一个极限的情况，此种状况下吸收操作线BJ的斜率称为最小液气比，以（L／V）min表示；相应的吸收剂用量即为最小吸收剂用量，以Lmin表示。根据生产实践经验，一般情况下取吸收剂用量为最小用量的1.1—2.0倍是比较适宜的

4．吸收操作的目的是分离（ A ）。

A．气体混合物 B．液体均相混合物

C．气液混合物 D．部分互溶的均相混合物 解：工业生产中常常会遇到均相气体混合物的分离问题。为了分离混合气体中的各组分，通常将混合气体与选择的某种液体相接触，气体中的一种或几种组分便溶解于液体内而形成溶液，不能溶解的组分则保留在气相中，从而实现了气体混合物分离的目的。这种利用各组分溶解度不同而分离气体混合的操作称为吸收。

5．“液膜控制”吸收过程的条件是＿＿＿＿＿＿＿难溶气体，气膜阻力可忽略。

解：对于难溶气体,H值很小,在kG和kL数量级相同或接近的情况下，存在如下关系，即 ，此时吸收过程阻力的绝大部分存在于液膜之中，气膜阻力可以忽略，意即液膜阻力控制着整个吸收过程，吸收总推动力的绝大部分用于克服液膜阻力。这种吸收称为液膜控制吸收。

6．对气体吸收有利的操作条件应是＿＿＿＿加压和降温＿＿＿＿。 解：由温度和压力对溶解度的影响可知

7．在吸收过程中，若有明显化学反应，则称此吸收过程为＿＿＿＿化学吸收＿＿＿。 解：按过程有无化学反应分类吸收可分为：物理吸收：吸收过程中溶质与吸收剂之间不发生明显的化学反应；化学吸收：吸收过程中溶质与吸收剂之间有显著的化学反应。

8．在吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，为完成一定的任务，则（ C ）。 A．回收率趋向最高 B．吸收推动力趋向最大 C．填料层高度趋向无穷大 D．总费用最低

解：当吸收剂用量减少到B点与平衡线OE相交时，即塔底流出液组成与刚进塔的混合气组成达到平衡。这是理论上吸收液所能达到的最高浓度，但此时吸收过程推动力为零，因而需要无限大相际接触面积，即需要无限高的塔。

申奕：吸收剂用量及填料层高度计算。

1．在一填料塔中，用洗油逆流吸收混合气体中的苯。已知混合气体的流量为1600m3/h，进塔气体中含苯5％（摩尔分数，下同）要求吸收率为90％，操作温度为25℃，压力为101.3kPa ,洗油进塔浓度为0.0015,相平衡关系为Y*=26X，操作液气比为最小液气比的1.5倍。试求吸收剂用量及出塔洗油中苯的含量。

解：先将摩尔分数换算为摩尔比

y1?0.05 Y1?y10.05??0.0526 1?y11?0.05根据吸收率的定义Y2?Y1(1??)?0.0526(1?0.90)?0.00526

x2?0.00015 X2?x20.00015??0.00015 1?x21?0.00015混合气体中惰性气体量为

1600273??(1?0.05)?62.2kmol/h 22.4273?25由于气液相平衡关系Y*=26X，则 V?Y?Y20.0526?0.00526?L???25.3 ???1Y0.0526V??min1?0.00015?X226m实际液气比为

L?L??1.5???1.5?25.3?37.9 V?V?minL=62.2×37.9=2.36 kmol/h 出塔

量由下式计算: X1?V(Y1?Y2)62.2?X2 ??(0.0526?0.00526)?0.00015?1.59?10?3kmol(A)/kmol(S)3L2.05?1032．用填料塔吸收塔回收焦炉气中的氨，焦炉气中氨的浓度为8g/标准m，混合气处理量为4500标准m/h。要求氨的回收率为95%。操作压强为101.33kPa，温度为30℃。 若用水作为吸收剂，则气液平衡关系可表示约为Y*=1.2X（Y、X为摩尔比）。操作液气比为最小液气比的1.5倍确定用水量kg/h？

解：用水量

'3L

1?22先求最小用水量，即

Lmin?VY?YX?X1

其中

y1?8/(17?1000)?0.01051/22.4

yY?1?y11?10.0105?0.01061?0.0105A

?YY

21(1??)?0.0106?(1?0.95)?0.00053Y1??X1m

?0.0106?0.008831.2

X2?0

V?45001??(1?0.0105)?0.0552kmol/s360022.4

故

Lmin?0.0552?Lmin0.0106?0.00053?0.063kmol0.00883

L?1.5=1.5×0.063=0.0945kmol/s=6120kg/h

申奕：各位老师，各位同学，今天的复习就到这里，如果有疑问欢迎大家登陆论坛讨论。谢

谢大家，下次见。

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