第七章_吸收吸附催化习题讲解.doc
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第七章 吸收吸附催化习题讲解
吸收计算
1. 某吸收塔填料层高度为2.7m,在101.3kPa压力下,用清水逆流吸收混和气中的氨,混和气入塔流率0.03kmol/(m3s),含氨2%(体积),清水的喷淋密度为0.018kmol(m2·s),操作条件下亨利系数E为60kPa,体积传质系数为kya=0.1kmol/(m3·s),试求排出气体中氨的浓度。
解:因为NH3易溶于水,所以属于气相控制。可依式9.75
Z=计算
又PA1=0.02×101.3×103
=2.026×103Pa
KGa=kya/p
将题中所给数值代入式9.75,有
2.7
∴ PA2=0.25Pa
y2=PA2/P
=2.50×10-4/101.3
=2.47×10-4%
9.4 在温度20℃,压力1.013×105Pa条件下,填料塔中用水洗涤含有8%SO2的低浓度烟气。要求净化后塔顶排气中SO2浓度降至1%,每小时净化烟气量为300m3。试计算逆流吸收过程所需最小液流量。
解:在20℃,1.01×105Pa条件下查表9—2得E=0.355×104kPa。
m=
=
=35.1
由于低浓度气体吸收,且溶液为稀溶液,其气液关系服从亨利定律
从而最小气液比为:
=9213.25m3/h
2. 试计算用H2SO4溶液从气相混和物中回收氨的逆流吸收塔的填料层高度。
已知:气体混和物中NH3的分压进口处为5×103Pa,出口处为103pa。吸收剂中H2SO4浓度;加入时为0.6kmol/m3,排出时为0.5kmol/m3。KG=3.5×10-6kmol/(m2·h·Pa),KL=0.05m/s,H=7.5×10-4kmol/(m3·Pa),气体流量G=Gs=45kmol/h,总压为105Pa。
解:NH3与H2SO4反应方程式为:
NH4OH+H2SO4 =
又已知PA1=5×103Pa PA2=103Pa CB1=0.5kmol/m3 CB2=0.6kmol/m3
G=45kmol/m3 P=105Pa r=1/2
代入式9.27有NA=(G/P)(PA1-PA2) =(L/rP1(CB2-CB1.6-0.5)
得L/P1=9
计算临界浓度(CB)C:
S=P1H/P=P1
=0.013P1
L/SG=9/(0.013×45)
=15.4
kL/(1+kG)=0.05/(3.5×10-6/7.5×10-4)
=11
r=PS/(rρL)
PA1/L=5×103/0.026×105
=1.92
代入式9.77a:(GB)c=
=
=0.364kmol/m3
∵(CB)CCB1 ∴由式9.75计算塔高
Z=
=
=2.07m
吸附计算
3 常压和30℃下,用活性炭吸附回收某厂废气中的丙酮蒸气,废气中丙酮含量为11.6%(体积计),若其吸附等温线符合朗格缪尔方程(A=0.80,B=0.25×10-3)试求:(1)活性炭的饱和吸附量;(2)若废气量为1000m3/h(操作状态),要吸附其中丙酮的99%需要多少kg活性炭?(3)用饱和蒸气脱附,直至离开的气流中丙酮含量降至0.16%(体积计),丙酮的回收率是多少?
解:①由题意,其朗格缪尔方程式为:
=
则活性炭的饱和吸附量为0.8g丙酮/g活性炭
②需要吸附的丙酮量为
=4.62×58
=268kg/h
活性炭需要量为:
③丙酮入气含量为11.6%,出口含量为1.6%,
则其回收率为
=98.6%
4. 用活性氧化铝作吸附剂的固定床吸附器,床层直径1.1m,处理气量为0.245m3/s,吸附剂为柱形,直径dp3mm,柱高4.2m,填充空隙率ε为0.55,气体吸附温度为20℃,试计算气体通过吸附床压降为多少?
解:查得20℃,101.325kPa下空气密度1.2kg/m3,动
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