6．在总压101.3kPa ，温度30℃的条件下, SO 2摩尔分率为0.3的混合气体与SO 2摩尔分率为0.01的水溶液相接触，试问： （1） 从液相分析SO 2的传质方向；（2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO 2的传质方向；（3）其他条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa 时SO 2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。

查得在总压101.3kPa ，温度0℃的条件下，SO 2在水中的亨利系数E =1670kPa 查得在总压101.3kPa ，温度30℃条件下SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa 在总压202.6kPa ，温度30℃条件下，SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa解：(1) ==pE m =3.1014850 47.88从液相分析00627.088.473.0*===my x < x =0.01故SO 2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。

（2） ==pE m 3.1011670 =16.49从气相分析y *=mx=16.49×0.01=0.16<y=0.3故SO 2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。

（3） ==pE m 6.2024850 =23.94从气相分析y *=mx=23.94×0.01=0.24<y=0.3故SO 2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。

0125.094.233.0*===my x以液相摩尔分数表示的吸收推动力为:∆x=x *－x =0.0125－0.01=0.0025以气相摩尔分数表示的吸收推动力为:∆y= y － y *=0.3－0.24=0.068．在总压为100kPa 、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数G k =3.84×10-6 kmol/（m 2·s ·kPa ），液相传质系数L k =1.83×10-4 m/s ，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa 。

求当塔内某截面上气、液组成分别为y =0.05，x =0.01时 （1） 以（*A A p p -）、（A *A c c -）表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数；（2）分析该过程的控制因素。

解：（1）根据亨利定律kPa 13405076A ===..xp E *相平衡常数34.1100134===p E m溶解度常数4146.0181341000ss*=⨯==EMP C H A Aρ以气相分压差（*A A p p -）表示总推动力时：*A A p p -=100×0.05-134×0.01=3.66kPaGLG111k HkK +==273597260417131801086.311083.14146.0164=+=⨯+⨯⨯--6G 1066.3-⨯=K kmol/（m 2·s ·kPa ）)(*A A G A p p K N -==3.66×10-6×3.66=1.34×10-5 kmol/（m 2·s ） 以（A *A c c -）表示的传质总推动力时：56.01000/1899.001.0A =⨯=c kmol/m 3A *A c c -=0.4146×100×0.05－0.56=1.513 kmol/m 3m/s 108.84146.01066.366G L --⨯=⨯==HK K)(A *A L A c c K N -==8.8×10-6×1.513=1.3314×10-5 kmol/（m 2·s ）（2）与（*A A p p -）表示的传质总推动力相应的传质阻力为273597（m 2·s ·kPa ）/ kmol ；其中气相阻力为131801G=k m 2·s ·kPa/ kmol ；液相阻力2604171L=Hkm 2·s ·kPa/ kmol ；气相阻力占总阻力的百分数为%2.95%100273597260417=⨯。

故该传质过程为气膜控制过程。

【例5-11】在一填料塔中用清水吸收氨－空气中的低浓氨气，若清水量适量加大，其余操作条件不变，则2Y 、1X 如何变化？（已知体积传质系数随气量变化关系为8.0Va k Y ∝）解： 用水吸收混合气中的氨为气膜控制过程，故8.0V a k a K Y Y ∝≈因气体流量V 不变，所以a k Y 、a K Y 近似不变，H OG 不变。

因塔高不变，故根据Z =OG OG H N ⋅可知OG N 不变。

当清水量加大时，因VL m S /=，故S 降低，由图5-25可以看出2221mXY mX Y --会增大，故2Y 将下降。

根据物料衡算12121)()(VY Y Y V X X L ≈-=-可近似推出1X 将下降。

17．某填料吸收塔在101.3 kPa ，293K 下用清水逆流吸收丙酮—空气混合气中的丙酮，操作液气比为2.0，丙酮的回收率为95%。

已知该吸收为低浓度吸收，操作条件下气液平衡关系为X Y 18.1=，吸收过程为气膜控制，气相总体积吸收系数a K Y 与气体流率的0.8次方成正比。

（塔截面积为1m 2）（1）若气体流量增加15%，而液体流量及气、液进口组成不变，试求丙酮的回收率有何变化？（2）若丙酮回收率由95%提高到98%，而气体流量，气、液进口组成，吸收塔的操作温度和压力皆不变，试求吸收剂用量提高到原来的多少倍。

解：（1） 设操作条件变化前为原工况 LmV S ==59.00.218.1=X 2=0，2221mXY mX Y --=2095.0111121=-=-=ηY Y()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+----=S mX Y mX Y S S N 2221OG 1ln 11()[]301.559.02059.01ln 59.011=+⨯--=设气量增加15%时为新工况因 a ΩK V H Y =OG ，a K Y 8.0V∝所以 2.08.0OGVVV H=∝故新工况下OG 2.0OG 2.0'OG'OG 028.115.1H H V V H H ==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=因塔高未变， 故 OG OG H N ⋅=OG'OG'HN⋅=⋅='OGOGOG 'OG HH N N 028.1301.5028.1OGOG OG =⋅H H N =5.157LmV S =， LmV S ''=679.059.015.1''=⨯==∴S VV S新工况下：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+----='22'21''OG'1ln 11S mX Y mX Y S S N()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=679.0679.01ln 679.011157.52'1Y Y()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+---=679.011679.01ln 679.011157.5'η 解得丙酮吸收率η变为92.95%(2) 当气体流量不变时，对于气膜控制的吸收过程，OG H 不变，故吸收塔塔高不变时，OG N 也不变化，即将丙酮回收率由95%提高到98%，提高吸收剂用量时，新工况下=OG''N OG N =5.301''''LmV S=，98.0''=η()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=''''''''OG''11ln 11S S S Nη ()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+---=''''''98.0111ln 11301.5S S S 用试差法解得''S =0.338746.1338.059.0''''===LLSS所以吸收剂用量应提高到原来的1.746倍。

【例5-7】在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇，已知某截面上的气、液两相组成为p A =5kPa ，c A =2kmol/m 3，设在一定的操作温度、压力下，甲醇在水中的溶解度系数H 为0.5 kmol/(m 3·kPa)，液相传质分系数为k L ＝2×10－5m/s ，气相传质分系数为k G ＝1.55×10－5kmol/(m 2·s ·kPa)。

(1) 试求以分压表示吸收总推动力、总阻力、总传质速率、及液相阻力的分配。

(2) 若吸收温度降低，甲醇在水中的溶解度系数H 变为5.8 kmol/(m 3·kPa)，设气、液相传质分系数与两相浓度近似不变，试求液相阻力分配为多少？并分析其结果。

解：(1) 以分压表示吸收总推动力 kPa 45.02A *A ===Hc pkPa 145*A A =-=-=∆A p p p 总阻力kPa)/kmols (m10645.11045.61011055.111025.01111254555⋅⋅⨯=⨯+⨯=⨯+⨯⨯=+=--G LGk Hk K总传质速率s)kmol/(m1008.6110645.11)(265*⋅⨯=⨯⨯=-=-A A G A p p K N液相阻力的分配%8.60608.010645.11011155==⨯⨯=GLK Hk由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。

(2) 吸收温度降低时 总传质阻力kPa)/kmols (m1031.71045.6106.81055.111028.51111244355⋅⋅⨯=⨯+⨯=⨯+⨯⨯=+=--GLGk Hk K液相阻力的分配%76.111176.01031.7106.81143==⨯⨯=GLK Hk由液相阻力占吸收过程总阻力的11.76%，可知此吸收过程为气相传质阻力控制过程。

当低温吸收时，溶解度系数增大，液相阻力LHk1减少，由液相传质阻力控制转化为气相传质阻力控制，在这里相平衡对传质阻力的分配起着很重要的作用。

【例5-5】某矿石焙烧炉排出含SO2的混合气体，除SO2外其余组分可看作惰性气体。

冷却后送入填料吸收塔中，用清水洗涤以除去其中的SO2。

吸收塔的操作温度为20℃，压力为101.3kPa 。

混合气的流量为1000m3/h ，其中含SO2体积百分数为9%，要求SO2的回收率为90%。

若吸收剂用量为理论最小用量的1.2倍，试计算： （1）吸收剂用量及塔底吸收液的组成X 1；（2）当用含SO2 0.0003（摩尔比）的水溶液作吸收剂时，保持二氧化硫回收率不变，吸收剂用量比原情况增加还是减少？塔底吸收液组成变为多少？已知101.3kPa ，20℃条件下SO2在水中的平衡数据与Y 1相平衡的液相组成=0.0032 解： 按题意进行组成换算：进塔气体中SO 2的组成为 099.009.0109.01111=-=-=y y Y出塔气体中SO 2的组成为 0099.0)9.01(099.0)1(12=-⨯=-=ηY Y进吸收塔惰性气体的摩尔流量为V=kmol/h 6.41)09.01(202732734.221000=-⨯+⨯（1）k m o l /h 10530032.0)0099.0099.0(6.412*121min =-=--=X XY Y VL实际吸收剂用量L =1.2L min =1.2×1053=1264kmol/h 塔底吸收液的组成X 1由全塔物料衡算求得：X 1 = X 2+V （Y 1-Y 2）/L =0+00267.01264)0099.0099.0(6.41=-（2）吸收率不变，即出塔气体中SO 2的组成Y 2不变，0099.02=Y ，而X 2=0.0003所以k m o l /h 12770003.00032.0)0099.0099.0(6.412*121min =--=--=X X Y Y VL实际吸收剂用量L =1.2L min =1.2×1277=1532kmol/h 塔底吸收液的组成X 1由全塔物料衡算求得：X 1 = X 2+V （Y 1-Y 2）/L =0.0003+0027.01532)0099.0099.0(6.41=-由该题计算结果可见，当保持溶质回收率不变，吸收剂所含溶质越低，所需溶剂量越小，塔底吸收液浓度越低。