吸收习题参考答案（注：红色字体标注部分对教材所给答案进行了修正，请核查）【6-1】 含有8%（体积分数）22C H 的某种混合气体与水充分接触，系统温度为20℃，总压为101.3kPa 。

试求达平衡时液相中22C H 的物质的量浓度。

解：混合气体按理想气体处理，则22C H 在气相中的分压为101.30.088.104p p y kPa kPa ==⨯=总22C H 为难溶于水的气体，故气液平衡关系符合亨利定律，并且溶液的密度可按纯水的密度计算。

查得20℃水的密度为ρ=998.23/kg m 。

由 *A c Hp =， SH EM ρ=故 *A Spc EM ρ=查表8-1可知，20℃时22C H 在水中的亨利系数E=1.23⨯510kPa ， 故 *333A 5998.28.104/ 3.65410/1.231018c kmol m kmol m -⨯==⨯⨯⨯ 【6-2】 总压为101.3 kPa ，温度为20 ℃的条件下，使含二氧化硫为3.0％（体积分数）的混合空气与含二氧化硫为3503/g m 的水溶液接触。

试判断二氧化硫的传递方向，并计算以二氧化硫的分压和液相摩尔分数表示的总传质推动力。

已知操作条件下，亨利系数E=3.55310⨯kPa ，水溶液的密度为998.2kg/3m 。

解：由道尔顿分压定律101.30.03 3.039p p y kPa kPa ==⨯=总 液相摩尔分数为（溶液近似按纯水计算）：0.35640.0000986998.218x ==稀溶液符合亨利定律，所以：*33.55100.00009860.35p Ex kPa ==⨯⨯=p ＞p *，二氧化硫由气相向液相传递，进行吸收过程。

用气相分压表示的总推动力为：3.0390.35 2.689p p kPa *-=-=与气相浓度相平衡的液相平衡浓度：33.0390.0008563.5510p x E *===⨯ 用液相摩尔分数表示的总推动力为：0.0008560.00009860.0007574x x *-=-=【6-3】 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气的2CO ，空气中2CO 的体积分数为8.5%，操作条件为15℃、405.3kPa ，15℃时2CO 在水中的亨利系数为1.24510⨯kPa ，吸收液中2CO 的组成为41 1.6510x -=⨯。

试求塔底处吸收总推动力y ∆、x ∆、p ∆、c ∆、X ∆和Y ∆。

解：相平衡常数为51.2410=305.9405.3E m p ⨯==总由亨利定律 *4211305.9 1.6510 5.04710y mx --==⨯⨯=⨯ *4110.0852.77910305.9y x m -===⨯ 由道尔顿分压定律11405.30.08534.45p p y kPa kPa ==⨯=总由亨利定律*5411 1.2410 1.651020.46p Ex kPa kPa -==⨯⨯⨯= 吸收液的密度可近似按纯水计算，查手册得，15℃水的密度为998.953/kg m则 433311 1.6510998.95/9.15710/18s s x c kmol m kmol m M ρ--⨯⨯===⨯*4*323112.77910998.95/ 1.54210/18s s x c kmol m kmol m M ρ--⨯⨯===⨯吸收液的摩尔比为41111***4111*11.651012.779101x X x x x X x x --=≈=⨯-=≈=⨯-混合气的摩尔比为 1110.0850.0929110.085y Y y ===-- *2*11*21 5.047100.053211 5.04710y Y y --⨯===--⨯ 塔底处吸收总推动力为*22110.085 5.04710 3.45310y y y --∆=-=-⨯=⨯ *44411*11*23333114*11 2.77910 1.6510 1.12910(34.4520.46)13.99(1.542109.15710)/ 6.26310/1.129100.09290.05320.0397x x x p p p kPa kPac c c kmol m kmol m X x Y Y Y -------∆=-=⨯-⨯=⨯∆=-=-=∆=-=⨯-⨯=⨯∆≈∆=⨯∆=-=-=【6-4】 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35,2/A A p kPa c kmol m ==，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0.53/()kmol m kPa ⋅，液膜吸收系数为5210/L k m s -=⨯，气膜吸收系数为521.5510/()G k kmol m s kPa -=⨯⋅⋅。

试求以分压表示吸收总推动力、总阻力、总传质速率并分析阻力的分配情况。

解：以分压表示吸收总推动力**240.5541A A A A A c p kPaH p p p kPa ===∆=-=-= 总阻力111G L GK Hk k =+ 555452110.5210 1.5510110 6.45101.64510()/m s kPa kmol--=+⨯⨯⨯=⨯+⨯=⨯⋅⋅总传质速率*6251()1 6.0810/()1.64510A G A A N K p p kmol m s -=-=⨯=⨯⋅⨯ 液相阻力的分配5511100.60860.8%1 1.64510L GHk K ⨯===⨯ 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。

【6-5】 用填料塔在101.3kPa 及20℃下，以清水吸收混合于空气中的甲醇蒸气。

若在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的亨利系数为27.8kPa 。

测得塔内某截面处甲醇的气相分压为6.5 kPa ，液相组成为2.6153kmol/m ，液膜吸收系数5L 2.1210m/sk -=⨯，气相总吸收系数-52G K =1.12510kmol/(m s kPa)⨯⋅⋅。

求该截面处:（1）膜吸收系数Gk 、yk 及xk ；[321.17610kmol/(m s)x k -=⨯⋅；321.55310kmol/(m s kPa)G k -=⨯⋅⋅；321.55310kmol/(m s)y k -=⨯⋅]（2）总吸收系数LK 、x K 、y K 、XK 及YK ；[65.6410m/sL K -=⨯321.1410kmol/(m s)y K -=⨯⋅423.12410kmol/(m s)x K -=⨯⋅；423.12810kmol/(m s)X K -=⨯⋅；321.1410kmol/(m s)Y K -=⨯⋅]（3）吸收速率。

[526.32710kmol/(m s)A N -=⨯⋅]解：（1）溶液中溶质含量很低，近似以纯水的密度代替溶液的密度，查附录得，20℃时水的密度为998.2kg/m 3。

5-32L 998.22.1210=1.17610kmol/m s 18x k ck -==⨯⨯⨯ 溶解度系数 3998.2 1.995kmol/m kPa 27.818S H EM ρ≈==⋅⨯554211111()1.12510 1.995 2.12106.52410(m s kPa)/kmolG G Lk K Hk --=-=-⨯⨯⨯=⨯⋅⋅ -5241=1.53310kmol/(m s kPa)6.52410G k =⨯⋅⋅⨯ -5-32101.3 1.53310=1.53310kmol/(m s)y G k p k ==⨯⨯⨯⋅总（2）11L L G H K k k =+5551 1.995()2.1210 1.533101.77310s/m --=+⨯⨯=⨯65.6410m/sL K -=⨯相平衡常数27.8==0.274101.3E m p =总 33221110.274()1.53310 1.176108.76910m s/kmoly y xmK k k --=+=+⨯⨯=⨯⋅ 32211.1410kmol/m s 8.76910y K -==⨯⋅⨯ 3420.274 1.1410=3.12410kmol/m sx y K mK --==⨯⨯⨯⋅62998.25.6410kmol/m s18X L K c K -==⨯⨯⋅总 532101.3 1.12510=1.1410kmol/m s Y G K p K --==⨯⨯⨯⋅总（3）36.5 1.995kmol/m c pH *==⨯6-53() 5.6410(12.97 2.615) 5.8410kmol/m A L N K c c *-=-=⨯⨯-=⨯【6-6】 用清水除去2SO 与空气混合气中的2SO 。

操作条件20℃，101.3kPa 下，混合气的流量为10003/m h ，其中含2SO 体积分数为9%，要求2SO 的回收率为90%。

若吸收剂用量为理论最小用量的1.5倍，试计算：（1）吸收剂用量及塔底吸收液的组成；（2）当用含0.0003（物质的量比）2SO 的水溶液作为吸收剂时，欲保持二氧化硫回收率不变，吸收剂用量有何变化？塔底吸收液组成变为多少？101.3kPa ，20℃条件下2SO 在水中的平衡数据见下表。

2SO 汽-液平衡组成解 按题意进行组成换算： 进塔气体中2SO 的组成为 1110.090.099110.09y Y y ===-- 出塔气体中2SO 的组成为 21(1)0.099(10.9)0.0099Y Y η=-=⨯-= 进吸收塔惰性气体的摩尔流量为 1000273(10.09)37.85/22.427320V kmol h =⨯⨯-=+ 由表中X-Y 数据，采用内插法得到与气相进口组成1Y 相平衡的液相组成*10.0032X =。

（1）12min *1237.85(0.0990.0099)1054/0.0032Y Y L Vkmol h X X --===-实际吸收剂用量 min 1.2 1.210541265/L L kmol h ==⨯= 塔底吸收液的组成1X 由全塔物料衡算求得 121237.85(0.0990.0099)()/00.002671265X X V Y Y L -=+-=+=（2）吸收率不变，即出塔气体中2SO 的组成2Y =0.0099，而2X =0.0003 所以 12min *1237.85(0.0990.0099)1163/0.00320.0003Y Y L Vkmol h X X --===-- 实际纯吸收剂用量 min 1.2 1.211631395/L L kmol h ==⨯= 塔底吸收液的组成1X 由全塔物料衡算求得 121237.85(0.0990.0099)()/0.00030.00271395X X V Y Y L -=+-=+=含0.0003（物质的量比）2SO 的水溶液用量为：113951399/110.0027L L kmol h x '===-- 其中1110.00270.0027110.0027X x X ==≈++ 【6-7】 在填料塔中用循环溶剂吸收混合气中的溶质。