吸收计算题
1、在一填料塔中用清水逆流吸收混合空气中的氨气，混合气体的流率为0.0305kmol/m·s 。氨浓度为0.01（体积分率），要求回收率为99％，水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下的平衡关系为
2
y e =2.02x ，气相体积总传质系数
K y a =0.0611kmol /m 3s 。
试求：（1）出塔的液相浓度
（2）传质单元数
x 1；
N OG （用吸收因数法）；
（3）填料层高度H 。
y 1-y 2
η=解：（1） y 2=(1-η) y 1=0.01(1-99%)=0.0001
y 1
y 1-y 2y 1-y 20.01-0.0001L
() min ====2.0
0.01G x 1e -x 2y 1-x
-02
2.02m
L L
=1.5() min =1.5⨯2.0=3.0
G G
由全塔物料衡算：
G (y 1-y 2)=L (x 1-x 2)
G 0.01-0.0001
x 1=(y 1-y 2) +x 2=+0=0.0033
L 3.0
mG 2.02S ===0.673（2）解吸因数：
L 3.0
y 1-mx 21
N OG =ln[(1-S ) +S ]
1-S y 2-mx 2
10.01-2.02⨯0
=ln[(1-0.673) +0.673]=10.7
1-0.6730.0001-2.02⨯0
G 0.0305
H OG ===0.50 （3）
K y a 0.0611
H =H OG ⋅N OG =0.50⨯10.7=5.4
（m ）
2、某填料吸收塔，用清水除去混合气体中的有害物质，若进塔气中含有害物质5％（体积％），吸收率为90％，气体流率
22
为32kmol/m·h ，液体流率为24kmol/m·h ，此液体流率为最小流率的1.5倍。如果物系服从亨利定律，并已知气相体积总传质系数
K y a =0. 0188kmol /m 3⋅s ，该塔在常压下逆流等温操作，试求：
（1）塔底排出液的组成； （2）所需填料层高度。
y 1-y 2
η=解：（1）
y 1
y 2=(1-η) y 1=(1-90%)0.05=0.005
由全塔物料衡算：
G (y 1-y 2)=L (x 1-x 2)
G 32x 1=(y 1-y 2) +x 2=(0.05-0.005) +0=0.06
L 24
L 242
L ===16[kmol /m ⋅h ]min （2）
1. 51. 5
y 1-y 2y 1-y 2161L
() min ====G x 1e -x 2x 1e 322
x 1e =2(y 1-y 2) =2(0.05-0.005) =0.09
y 10.05m ===0.556
x 1e 0.09mG 32S ==0.556⨯=0.741
L 24
y 1-mx 21
N OG =ln[(1-S ) +S ]
1-S y 2-mx 2
10.05-0.556⨯0=ln[(1-0.741) +0.741]=4.65
1-0.7410.005-0.556⨯0
G 32/3600
H OG ===0.473m
K y a 0.0188
H =H OG ⋅N OG =0.474⨯4.65=2.2(m )
3、有一吸收塔用油吸收煤气中的苯蒸汽，已知煤气流量为2240m /h（标况），入塔气体中苯含量为4%，出塔气体中苯含量为0.8%（均为体积分率），进塔油中不含苯，取液体用量试求：（1）吸收率η；
（2）求
3
L =1. 4L min ，已知气液平衡关系为y e =0.126x 。
L min 及L (km ol/h) ；
（3）求液体出塔组成
x 1；
（4）求吸收的对数平均推动力。 解：（1）由吸收率的定义：
η=
y 1-y 20.04-0.008
⨯100%=⨯100%=80%
y 10.04
（2）由已知条件得煤气进口摩尔流率为：
G =2240/22. 4=100km ol/h
最小液气比：
L y -y 2y 1-y 20. 04-0. 008
() min =1===0. 1
G x 1e -x 21-x -02
m 0. 126
L min =0. 1⨯G =0. 1⨯100=10kmol/h
L =1. 4L min =1. 4⨯10=14km ol/h
（3）由物料衡算：
G (y 1-y 2) =L (x 1-x 2)
(0. 04-0. 008) =14(x 1-0) 代入数据得：100
解得：液体出塔组成为
x 1=0. 23
（4）气体进、出口的推动力为：
∆y 1=y 1-y 1e =y 1-mx 1=0. 04-0. 126⨯0. 23=0. 011
∆y 2=y 2-y 2e =y 2-mx 2=0. 008-0. 126⨯0=0. 008
气相对数平均推动力：
∆y 1-∆y 20. 011-0. 008
∆y m ===0. 009
∆y 10. 011
ln ln
0. 008∆y 2
液体进、出口的推动力为：
y 10. 04
∆x 1=x 1e -x 1=-x 1=-0. 23=0. 087
m 0. 126y 20. 008
∆x 2=x 2e -x 2=-x 2=-0=0. 063
m 0. 126
液相对数平均推动力：
∆x 1-∆x 20.087-0.063∆x m ===0.07
∆x 10.087
ln ln
0.063∆x 2
4、拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收混合气中的溶质A 。已知入塔混合气体中含有A 为1%(体积%)，要求溶质A 的回收效率为80%，若水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下相平衡方程为y=x，气相总传质单元高度为1m ，试求所需填料层高度。
y 1-y 2
η=解：属于低浓气体吸收，
y 1
y 2=y 1(1-η)=0.01⨯(1-80%)=0.002y 1-y 2y 1-y 20.01-0.002⎛L ⎫====0.8 ⎪0.01⎝G ⎭min x 1e -x 2y 1-x -02
1m
L ⎛L ⎫
=1.5 ⎪=1.5⨯0.8=1.2G ⎝G ⎭min
1mG 1===0.833A L 1.2
⎡⎛1⎫y 1-mx 21⎤1
N OG =ln ⎢ 1-⎪+⎥
1⎣⎝A ⎭y 2-mx 2A ⎦1-A
10.01-1⨯0⎡⎤=ln ⎢(1-0.833)+0.833⎥1-0.833⎣0.002-1⨯0⎦ =3.06
H =H OG ⋅N OG =1⨯3. 06=3. 06m （也可以用推动力法求解。）
5、在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A ，进塔气体中溶质A 的含量为8%(体积%)，吸收率为98%，操作
条件下的平衡关系为y = 2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：
(1)水溶液的出塔浓度；
(2)若气相总传质单元高度为0.6m ，现有一填料层高度为6m 的塔，问该塔是否合用？
解：(1) 属于低浓气体吸收：
y 1-y 2
η=
y 1
y 2=y 1(1-η)=0.08⨯(1-98%)=0.0016y 1-y 2y 1-y 20.08-0.0016⎛L ⎫
===2.45 ⎪=0.08⎝G ⎭min x 1e -x 2y 1-x -02
2.5m
L ⎛L ⎫
=1.2 ⎪=1.2⨯2.45=2.94G ⎝G ⎭min
由物料衡算得：
G (y 1-y 2) =L (x 1-x 2)
y 1-y 20.08-0.0016x 1=+x 2=+0=0.027
G 2.94
(2)
1mG 2. 5===0. 85 A L 2. 94
N OG
⎡⎛1⎫y 1-mx 21⎤
=ln ⎢ 1-⎪+⎥
1⎣⎝A ⎭y 2-mx 2A ⎦
1-A
1
10. 08-0⎡⎤
ln ⎢(1-0. 85)+0. 85⎥
1-0. 85⎣0. 0016-0⎦ =14. 15=
H =H OG ⋅N OG =0. 6⨯14. 15=8. 5m
即所需填料层高度应为8.5m ，大于6m ，故该塔不合用。
6、在常压逆流接触的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气中的可溶组分A 。入塔气体中A 的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。已知操作条件下的解吸因数为1, 相平衡关系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03（摩尔分率）。
试计算：(1)操作液气比是最小液气比的多少倍；
(2)出塔液体的浓度；
(3)完成上述分离任务所需的气相总传质单元数
解：(1)属于低浓气体吸收
N OG 。
y 2=y 1(1-η)=0. 03⨯(1-95%)=0. 0015
y 10. 03m ===1；
x 1e 0. 03
根据解吸因数（吸收因数）的定义，有：
L m m 1====1G S 1
A
y -y y -y y -y ⎛L ⎫
===m η=1⨯0.95=0.95 ⎪= ⎝G ⎭min x 1e -x 211
-x 2m m
L ⎛L ⎫1＝1. 05 ⎪＝
G ⎝G ⎭min 0. 95
（2） 根据全塔物料衡算，
G (y 1-y 2) =L (x 1-x 2) ，有：
y 1-y 20. 03-0. 0015x 1=+x 2=+0=0. 0285
G 1
(3) 气相总传质单元数
N OG 为：
因数为1时：
∆y m =∆y 2=∆y 1，故：
N OG
y 1-y 2
=
∆y m
y -y y 0. 03==-1=-1=19
y 2y 20. 0015
其中∆y m =∆y 2=y 2-mx 2=y 2N OG