化工原理吸收習(xí)題

1、1,依據(jù)溶解度曲線所表現(xiàn)白規(guī)律性可以得知，壓力和溫度對吸收操作有利，因為可以增加氣體的溶解度；反之，壓力和溫度則有利于脫吸過程。（提高，降低）2.某高度無窮大的連續(xù)逆流吸收塔，吸收劑為純?nèi)軇胨怏w的體積濃度為7%,相平衡關(guān)系式為Y*=2X,問：吸收率為100%時，液氣比（摩爾）為;吸收率為75%時，液氣比（摩爾）為。1）對一定氣體和一定溶劑，一般來說，亨利系數(shù)E隨溫度升高而,溶解度系數(shù)H隨溫度升高而;在同種溶劑中，難溶氣體的E值易溶氣體的E值，難溶氣體的H值易溶氣體的H值。2）若氣體處理量V已確定，減少吸收劑用量L,吸收操作線斜率變小，結(jié)果使出塔吸收液濃度,吸收推動力。若塔底流出的吸收液與

2、剛進塔的混合氣達到平衡，此時吸收過程的推動力變?yōu)?此種狀況下吸收操作線斜率稱為。二、選擇（10分）1、對于易溶氣體，H值,KGkG。（）A.很大，B.很小，C.很小，D.很大，.對于難溶氣體，H值,KLkL。（）A:很大，B:很小，C:很小，定D:很大，=三、請回答下列問題（10分）1.吸收實驗采用了什么物系？實驗?zāi)康氖鞘裁矗? 2、何謂雙膜理論：溶質(zhì) A A 由氣體主體傳遞至兩相界面，傳質(zhì)阻力集中在有效氣膜中；在兩相界面上溶解，兩相界面上傳質(zhì)阻力很小，小到可以忽略，即界面上氣液兩相處于平衡狀態(tài)，無傳質(zhì)阻力存在；A A 由兩相界面?zhèn)鬟f至液相主體，傳質(zhì)阻力集中在有效液膜中。2.根據(jù)雙膜理論，兩相

3、間的傳質(zhì)阻力主要集中在什么地方？增加氣液兩相主體的湍動程度，傳質(zhì)速率將會如何變化？相界面兩側(cè)的液膜和氣膜中；增大3 .對于高濃度氣體吸收，為什么不能用脫吸因子法或?qū)?shù)平均推動力法，而必須用圖解積分或數(shù)值積分的方法進行吸收過程計算？因為脫吸因子法和對數(shù)平均推動力法都是基于稀溶液的相平衡線為直線的假設(shè)，而對于高濃度氣體吸收，該假設(shè)不再成立，所以這兩種方法不再適用，必須針對相平衡曲線運用數(shù)值積分或圖解積分的方法進行吸收過程的相關(guān)計算。4 .簡要敘述吸收中雙膜理論的提出者及其三個基本要點。雙膜模型由惠特曼(WhitemanWhiteman) )于 19231923 年提出，為最早提出的一種傳質(zhì)模型。(

4、1(1 分)惠特曼把兩流體間的對流傳質(zhì)過程設(shè)想成圖片 2-102-10 所示的模式，其基本要點如下：當(dāng)氣液兩相相互接觸時，在氣液兩相間存在著穩(wěn)定的相界面，界面的兩側(cè)各有一個很薄的停滯膜，氣相一側(cè)的稱為“氣膜”，液相一側(cè)的稱為“液膜”，溶質(zhì) A A 經(jīng)過兩膜層的傳質(zhì)方式為分子擴散。(2(2 分)在氣液相界面處，氣液兩相處于平衡狀態(tài)。(1 1分)在氣膜、液膜以外的氣、液兩相主體中，由于流體的強烈湍動，各處濃度均勻一致。(2(2分)雙膜模型把復(fù)雜的相際傳質(zhì)過程歸結(jié)為兩種流體停滯膜層的分子擴散過程，依此模型，在相界面處及兩相主體中均無傳質(zhì)阻力存在。這樣，整個相際傳質(zhì)過程的阻力便全部集中在兩個停滯膜層內(nèi)

5、。因此，雙膜模型又稱為雙阻力模型。5 .對于溶解度系數(shù)很低的氣體吸收，可采用哪些措施以提高吸收速率？6 .菲克定律7、說明傳質(zhì)單元高度的物理意義8、簡述填料塔的基本結(jié)構(gòu)與主要特點。9、寫出亨利定律的定義及表達公式。四、計算題2、(20分)有一吸收塔，塔內(nèi)裝有25M25M3mm的拉西環(huán)，其比表面積a=204m2/m3(假設(shè)全部潤濕)，在20c及1atm下操作。空氣丙酮混合氣中含有6%(V%)的丙酮，混和氣量1400m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。塔頂噴淋的1#水量為3000kg/h,丙酮回收率中=98%平衡關(guān)系為y=1.68x(x,y為摩爾分?jǐn)?shù))。已知塔徑D=0.675m,總傳熱系數(shù)Ky=0.4kmol/

6、(m2h),試求：(1)傳質(zhì)單元數(shù)NOG;(2)填料層高度Z。一.1400解：G=62.5Kmol/h22.43000L=166.67Kmol/h18(1)因y1=0.069=98%所以y2=(1-)y1=(1-0.98)0.06=0.0012X2=0G62.5X1=(y1-y2)=-(0.06-0.0012)=0.022L166.67又y1e=mx1=1.680,022=0.037y2e=mx2=0h=HOGNOG=2.137.97=16.96（m）某生產(chǎn)車間使用一填料塔，用清水逆流吸收混合氣當(dāng)中的有害組分A，已知操作條件下,氣相總傳質(zhì)單元高度1.5米，進塔混合氣組成為0.04（摩爾分率，下

7、同），出塔尾氣組成為0.0053,出塔水溶液濃度為0.0128,操作條件下平衡關(guān)系為Y=2.5X（X、Y為摩爾比），求:1液氣比L/V為（L/V）min的多少倍？2氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG3所需填料層高度Z。0.040.00530.01281.Y=0.0417,%=0.00533,X1=0.01297,X2=0,丫2=0（2分）1-0.041-0.00531-0.0128 Wm（yi-yie）-（y2-y2e）y1-y1eIny2-y2e0.06-0.037-0.0012010.06-0.037In0.00120=0.0074NOGy1-y2-ym0.06-0.0012=7.9650.0074（

8、10分）（2）塔的橫截面積二_23,1422D20.6752=0.36m244HOGGKqa?g62.50.42040.36=2.13（m）（6分）（4分）2.L丫1TVX1-X2LminVminmVs二LNOG0.0417-0.005330.01297-0丫1-丫2X1-X12.8042.18=1.2862.52.804=0.892=2.804-曲螫）=2.180.0417（2分）（4分）（3分）（2分）11-S10.0417-0InJ（1-0.892）+0.892=5.11（4分）1-0.8920.00533-03. Z=H0GN0G=1.55.11-7.67m（3分）某填料吸收塔用洗油來

9、吸收混合氣體中的苯，洗油中苯的濃度為0.0002kmol苯/kmol洗油，混合氣體量為1000m3/h,入塔氣體中苯含量為4%（體積分率），要求吸收率為80%,操作壓強為101.3kPa,溫度293K。溶液的平衡關(guān)系為Y*=30.9X,取操作液氣比為最小液氣比的1.2倍，求：1 .最小液氣比（L/V）min。2 .吸收劑用量L和溶液出口組成X1。Y10.04八1.進塔氣體中苯濃度：丫1=-=0.0417（1分）1-y11-0.04而X1=X2+V（丫（丫1一丫一丫2）=0.0002+3993M（0.04170.00834）=0.00116（3分）L1390四、（2020 分）用填料塔從一混合氣

10、體中吸收所含的苯。進料混合氣體含苯 5%5%（體積百分?jǐn)?shù)），其余為空氣。要求苯的回收率為 95%95%。吸收塔操作壓強為 780780mmHg，溫度為 25C,25C,進入填料塔的混合氣體為 10001000m3/h,入塔吸收劑為純煤油。煤油的耗用量為最小用量的 1.51.5 倍。汽液逆流流動。已知該系統(tǒng)的平衡關(guān)系為Y=0.14X（式中X,Y均為摩爾比），氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)Kya=12*mo/lm3ho煤油的平均分子量為出塔氣體中苯濃度：丫2=0.0417（1-0.8）=0.00834進塔洗油中的苯濃度：X2=0.0002V*丫0.0417X1=_m30.9=0.00135L_丫1一丫2_0.

11、0417-0.00834_*29VminX1-X20.00135-0.0002分）2.。=1.2（）min=1.2m29=34.8即L=38.4V進入吸收塔惰性氣體摩爾流量為：V心22.4273101.3父父（1-0.04）=39.93kmoHf性氣體/h293101.3L=34.8V=1390kmol洗油/h（1分）（4分）（4（2分）（3分）（2分）=6.34170170kg/kmolo塔徑為 0.60.6mo求:(1)(1)煤油的耗用量為多少kg/h?(2)煤油出塔濃度Xi為多少？(3)(3)填料層高度為多少米？(4)(4)吸收塔每小時回收多少kg苯？解：(1)煤油的耗用量L：塔內(nèi)惰性組

12、分摩爾流量為：1000273780V(1-0.05)=39.88kmol/h22.427325760進塔氣體苯的濃度為：0.05丫1=0.052631 -0.05出塔氣體中苯的濃度為：由吸收劑最小用量公式Lmjn=V(Y1一丫一丫2) )Y1/m-X2L=1.5Lmin=1.5V(Y-Y2)/(Y1/m-X2)=1.539.88(0.05263-0.00263)/(0.05263/0.14)-7.956kmol/h-1352.52kg/h(2)煤油出塔濃度X1:由全塔物料衡算式可得:X1=X2V(丫1-丫2)=039.887.956(0.05263-0.00263)=0.25(3)填料層高度Z

13、:V39.88彳“Z-HOGNOGHOG=z=1.13mKYa，1125-0.624S=mV/L=0.1439.88/7.956=0.7NOG11-Sln(1-S)Y-mX2Y2-mX2S11-0.7ln(1-0.7)0.05263-00.00263-00.7故Z=6.341.13=7.16m（4）吸收塔每小時回收多少kg的苯:回收苯的質(zhì)量為：m=MV(Y1-Y2)=7839.88(0.05263-0.00263)=155.5kg/h在壓力為101.3kPa、溫度為30c的操作條件下，在某填料吸收塔中用清水逆流吸收混合氣中的NH3。已知入塔混合氣體的流量為220kmol/h,其中含NH3為1.

14、2%（摩爾分?jǐn)?shù)）。操作條件下的平衡關(guān)系為丫=1.2X（X、丫均為摩爾比），空塔氣速為1.25m/s；水的用量為最小用量的1.5倍；要求NH3的回收率為95%。試求：（1）水的用量；（2）填料塔的直徑。答：（1）單位時間內(nèi)通過吸收塔的惰性氣體流量V=220 x（11.2%）=217.36Kmol（B）/h-1.2%丫2=0.01211 -1.2%由回收率“=丫丫2- -丫丫1=95%所以丫1丫2由Y=1.2X,X；=9=0. .0121=0.011.21.2清水吸收則X1=0,-二丫丫2一丫一丫VminX2-X1.(L)min=1.14V=1.14*217.36=247.79Kmol/hL=1.

15、5Lmin=1.5*247.79=371.69Kmol/hnRT220*1000*8.314*(27330)P-101.3*1000*360021.52=1.25*1/4*3.14*D所以D=1.24m六、計算題。（15分）已知某填料吸收塔直徑為1m,填料層高度為4m。用清水逆流吸收某混合氣體中的可溶組分，該組分進口組成為8%,出口組成為1%（均為mol%）?；旌蠚饬髀蕿?0kmol/h,操作液氣比為2,操作條件下氣液平衡關(guān)系為Y=2X0試求：（1）操作液氣比為最小液氣比的多少倍；（2）氣相總體積吸收系數(shù)Kya。=0.000605:0.0121-0.000605:1.140.01-0(2)PV

16、=nRTV12由V=一二Du4-1.52m3/sY1丫2MdYdYNOG傳質(zhì)單元數(shù)的計算公式：0G丫Y-YYiY-（mXb）用純?nèi)軇┪斩栊詺怏w中的溶質(zhì)A。 入塔混合氣流量為0.0323kmol/s,溶質(zhì)的含量為yi=0.0476(摩爾分?jǐn)?shù)，下同)，要求吸收率為95%已知塔徑為1.4m,相平衡關(guān)系為Y=0.95X(X、Y均為摩爾比)，傳質(zhì)屬于氣膜控制，Ka=4x10-2kmol/(m2s),要求出塔液體中溶質(zhì)的含量為X1=0.0476,試求：(1)吸收劑用量(kg/h)；(2)填料層高度。解先進行組成和物理量單位換算Y2=Y(1-)=0.05(1-0.95)=0.0025X2=00.05-0.

17、0025c”=0.950.05-0所以吸收劑用量為Ls=0.95VB=0.950.02=0.019kmol/(m2s)=0.95/B1M(H2O)3600=0.0190.7851.42183600=1894.3kg/h(2)由于脫吸因子cmVBmsLBLBVB0.04761一0.0476=0.0500X1X11-X10.04761-0.0476-0.0500VZ(171)Z(1T)B一一0.785D2(1)由全塔物料衡算關(guān)系0.0323(1-0.0476)0.7851.42=0.020kmol/(m2s)匕_丫1V-X1-X2(10分)0.95彳二10.95Y=丫1=丫2=丫2-丫2=丫2-m

18、X2=丫2-0=0.0025說明操作線與平衡線平行，推動力處處相等，即NOG丫1-丫2丫20.05-0.0025“二190.0025五、計算題。（1515 分）在常壓逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中溶質(zhì)組分A。進塔氣體組成為0.03（摩爾比，下同），吸收率為99%;出塔液相組成為0.013。操作壓力為101.3kPa,溫度為27C,操作條件下的平衡關(guān)系為士 2 2 兄（丫、X均為摩爾比）。已知單位塔截面上惰氣流量為54kmol/h）,氣相總體積吸收系數(shù)為1.12kmol/（nfhkPa）,試求：1、所需填料層高度。（7分）2、操作液氣比為最小液氣比的多少倍？（8分）；五、（15分）解：1 1

19、、（7 7 分）氣相進塔組成不二口，口3 3氣相出塔組成，,.一：-HOGVBKYa0.020410-H*H*=2i=2i= =2 2 0JQ13=0,0260JQ13=0,026居=口=0.004g 二居-巧*=0 0。皿3 3當(dāng)二空二小二吧竺.叫書inin要0.00030.0003.71-.003-00003.71-.003-00003-4Ur/左0,001430,00143（2 2分）（1 1分）（2 2分）= =0 0.476.476（1 1 分）由Y=2X-三歲0.015（2分）（L）V）min丫1-丫2*X1-X20.03-0.00030.015-0=1.98（2 2 分）mmHg

20、Nm= =0.4760.476然加一77=977=9曉6 6m m2 2、（8 8 分）L丫1-丫20.03-0.0003OOQ八、操作液氣比=2.28（2分）（1 1 分）1.（20分）某廠有一填料吸收塔，直徑為880mm,填料層高6m,所用填料為56mm的拉西環(huán)。在25C及101.325kPa（絕壓）時，每小時處理2000m3含5%（體積）丙酮的空氣-丙酮混合氣，處理時用水作溶劑，塔頂送出的尾氣中含丙酮0.263%（體積）。塔底送出的溶液中每kg含丙酮61.2g。在上述操作條件下，平衡關(guān)系為y*=2x。根據(jù)上述所測出的數(shù)據(jù)，試求：（1）氣相總傳質(zhì)系數(shù)Kya；（2）每小時回收的丙酮量。2（2

21、0分）解：（1）求體積總傳質(zhì)系數(shù)方法1:對數(shù)平均推動力法y1=0.05,y2=2.6310361.2/581000-61.261.21858*y2=mx1=2父0.01983=0.03966,Ay=yy=0.01034*3V2mx2=0,Ay=y2y2=2.6310HOG=h/N0G=6/8.4=0.714m（5分）=1.15（2 2 分）XI=0.01983Aym二,y1一：V2,y1lny20.01034-2.6310s_0.01034In32.6310=0.00563（5分）NOGy172.：ym0.05-2.631030.00563=8.4（5分）2.28方法2:吸收因子法,20002

22、73G二22.4293=83.2kmol/hGHOG83.2=191.6kmol/（m3h）=0.053kmol/（m3s）（5分）20.7140.8824mG/L=m(xi-X2)/(yif)=2(0.01983-0)/(0.05-2.63x10-)=0.8372(5分)HOG=h/NOG=6/8.4=0.714m(2分)2000273G=83.2kmol/h22.4293.G83.233.Kya=191.6kmol/(mh)=0.053kmol/(ms)(5分)HOG，10.7140.8824（2）每小時回收的丙酮量GA=G(y1-y2)=83.2和.05-2.63103)=3.94kmol/h=228.5kg/h(5分)五、（20分，08考研）用填料塔吸收混合氣體中所含的苯，入塔氣體中含苯5%（體積分率），其余為空氣，要求苯的回收率為90%,吸收塔在常壓、25c下操作，入塔混合氣體為每小時940m3（標(biāo)準(zhǔn)狀況），入塔吸收劑為純煤油，其耗用量為最小耗用量的1.5倍，已知該系統(tǒng)的相平衡關(guān)系為Y=0.14X（其中X、丫為摩爾比），氣相總體積吸收系數(shù)KYa=0.035kmol/（m3s）,純煤油的平均分子量為170,塔徑為0.6m。試求：（1）吸收劑用量kg/h;（2）溶劑出塔濃度；（3）填料層高度。五、（20分，05考研）一填料塔用清水