化工原理習題第四部分吸收答案解析

1、專業(yè)整理第四部分氣體吸收一、填空題1 .物理吸收操作屬于傳質(zhì)過程。理吸收操作是一組分通過另一停滯組分的里回擴散。2 .操作中的吸收塔，若使用液氣比小于設計時的最小液氣比，則其操作結(jié)果是 達不到要求的吸收分離效果。3 .若吸收劑入塔濃度%降低，其它操作條件不變，吸收結(jié)果將使吸收率 增大。4 .若吸收劑入塔濃度%降低，其它操作條件不變，則出口氣體濃度 降低 。5 .含SO為10%體積）的氣體混合物與濃度c為0.02 kmol/m 3的SO水溶液在一 個大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關系為 p=1.62c （大氣壓），則SO 將從 氣相向液相 轉(zhuǎn)移。6 .含SO為10%體積）的氣體混合物與濃度

2、c為0.02 kmol/m 3的SO水溶液在一 個大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關系為 p*=1.62c （大氣壓），以氣相 組成表示的傳質(zhì)總推動力為 0.06表atm 大氣壓。7 .總傳質(zhì)系數(shù)與分傳質(zhì)系數(shù)之間的關系為l/K L=l/k L+H/k%其中l(wèi)/k l為 液膜 阻力。8 .總傳質(zhì)系數(shù)與分傳質(zhì)系數(shù)之間的關系為l/K L=l/k L+H/kG,當氣膜阻力H/kG項可忽略時，表示該吸收過程為液膜控制。、 、 . . . . . . . . . * 一 . .9 .亨利定律的表達式之一為p=Ex,若某氣體在水中的亨利系數(shù)E值很大，說明 該氣體為難溶氣體。10 .亨利定律的表達式之一為

3、p*=Ex,若某氣體在水中的亨利系數(shù) E值很小，說 明該氣體為易溶 氣體。11 .低濃度氣體吸收中，已知平衡關系 y =2x, kxa=0.2 kmol/m 3.s , kya =2xl0 -4 kmol/m3.s ,則此體系屬氣膜控制。12 .壓力 增高 ，溫度 降低 ，將有利于吸收的進行。13 .某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收氣體混合物中A組分。若y1下降，L、V、P、T等不變，則回收率 減小 。14 .某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收氣體混合物中A組分。若L增加，其余操作條件不變，則出塔液體濃度 降低。15 .吸收因數(shù)A在Y-X圖上的幾何意義是操作線斜率與平衡線斜率之比。16 .脫吸因

4、數(shù)S可表示為 mV/ L,吸收因數(shù)A可表示為 L/ mV。17 .脫吸因數(shù)S在Y-X圖上的幾何意義是 平衡線斜率與操作線斜率之比。18 .在逆流解吸塔操作時，若氣液入口組成及溫度、壓力均不變，而氣量與液量 同比例減少，對液膜控制系統(tǒng)，氣體出口組成將增加。19 .在逆流解吸塔操作時，若氣液入口組成及溫度、壓力均不變，而氣量與液量 同比例減少，對液膜控制系統(tǒng)，液體出口組成將 減少。20 .吸收過程物料衡算時的基本假定是：（1）氣相中惰性氣體不溶于液相；（2）吸收劑不揮發(fā)。21 .在氣體流量、氣體進出口壓力和組成不變時，若減少吸收劑用量，則傳質(zhì)推動力將減處。22 .在氣體流量、氣體進出口壓力和組成不

5、變時，若減少吸收劑用量，則操作線將 靠近 平衡線。23 .在氣體流量、氣體進出口壓力和組成不變時，若減少吸收劑用量，則設備費 用將 增加。24 .對一定操作條件下的填料塔，如將填料層增高一些，則塔的HOg將 不變。25 .對一定操作條件下的填料塔，如將填料層增高一些，則塔的NogW 增加。26 .如果一個低濃度氣體吸收塔的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOg=1,則此塔的進出口濃度差（Y1-Y2）將等于塔內(nèi)按氣相組成表示的平均推動力。27 .氣體吸收計算中，表示設備（填料）效能高低的一個量是 傳質(zhì)單元高度 ， 而表示傳質(zhì)任務難易程度的一個量是傳質(zhì)單元數(shù)。28 .單向擴散中飄流因A > 1 。漂流因數(shù)可

6、表示為P/ ,它反映由于總體PBM流動使傳質(zhì)速率比單純分子擴散增加的比率。29 .一般來說，兩組份的等分子反相擴散體現(xiàn)在精微單元操作中，而A組份通過B組份的單相擴散體現(xiàn)在吸收 操作中。30 .板式塔的類型有 泡罩塔、浮閥塔、篩板塔（說出三種）；板式塔從總 體上看汽液兩相呈 逆流接觸，在板上汽液兩相呈 錯流接觸。31 .分子擴散中菲克定律的表達式為 Ja = DABdCA，氣相中的分子擴dz散系數(shù)D隨溫度升高而_增大_ （增大、減?。?，隨壓力增加而_減小_ （增大、 減小）。32 .易溶氣體溶液上方的分壓小,難溶氣體溶液上方的分壓大，只要組份在氣相中的分壓大于 液相中該組分的平衡分壓，吸收就會繼

7、續(xù)進行。33 .根據(jù)雙膜理論，兩相間的傳質(zhì)阻力主要集中在相界面兩側(cè)的液膜和氣膜處,增加氣液兩相主體的湍動程度，傳質(zhì)速率將增大_。34 .吸收的逆過程稱為解吸。35 .對于低濃度氣體吸收，其氣、液相平衡關系服亨利定律。35根據(jù)氣體混合物中各組分在液體溶劑中溶解度的不同，從而使氣體混合物得以 分離的操作稱為吸收 。36、當物系一定時，亨利系數(shù)E隨系統(tǒng)的溫度而變化，通常溫度升高，E值 增大 。 37、吸收塔的操作線斜率為液氣比Ls/ V,斜率越大，操作線平衡線，則各截面上吸收推動力增大。38 .在低濃度的難容氣體的逆流吸收塔中，若其他條件不變而入塔液體量增加，則 此塔的液相傳質(zhì)單元數(shù)NOl將減小，而

8、氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NM等不變，氣體 出口濃度ya將降低 。39 .在逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)組分，其液氣比 L/G為2.7,平 衡關系為Y=1.5X,若溶質(zhì)的吸收率為90 % ,則操作液氣比與最小液氣比之比值 為 2。40 .含低濃度的難容氣體的混合氣體，在逆流填料吸收塔內(nèi)進行吸收操作，傳質(zhì)阻 力主要存在于 液相 中;若增大液相湍動程度，則氣相總體積吸收系數(shù) Kya 值將 增大;若增加吸收劑的用量，其他操作條件不變，則氣體出塔濃度Y將 減 小;溶質(zhì)A的吸收率將 增大 .:若系統(tǒng)的總壓強升高，則亨利系數(shù)將 不變 ，相平衡常數(shù)將減小 。41 .若某氣體在水中的包里面系數(shù) E值很大，說明

9、該氣體為。難溶 氣體、該吸收過程為 液膜控制 過程。42 .用逆流操作的吸收塔處理低濃度易溶溶質(zhì)的氣體混合物，其他條件均不變，而入口氣體濃度增加，則此塔的液相總傳質(zhì)單元數(shù)不變，出口氣體組成 增如,出口液相組成 增加 。43 .在吸收操作過程中，保持氣液相流量、氣相進口組成不變，若液相進口濃度 降低，則塔內(nèi)平均傳質(zhì)推動力將 增大 ，氣相出口濃度將 減小。44 .對填料塔期末控制的逆流吸收過程，若其他操作條件不變，將氣液流量同比例減小，則氣體出塔組成y2將 減小，液體出塔組成Xi將 增大。二、選擇題1 .用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械娜苜|(zhì)。逆流操作，平衡關系滿足亨利定律。當入塔氣體濃度yi上升，而其它入塔

10、條件不變，則氣體出塔濃度 y2和吸收率中的變化 為：（C ）。A y2上升，邛下降 B y 2下降，邛上升C ） y2上升，中不變 D ） y2上升，邛變化不確定2 .在填料塔中，低濃度難溶氣體逆流吸收時，若其它條件不變，但入口氣量增加，則氣相總傳質(zhì)單元數(shù)（B ）。A增加B減少C不變D不定3 .在填料塔中，低濃度難溶氣體逆流吸收時，若其它條件不變，但入口氣量增 加，則出口氣體組成將（A ）。A增加B減少C不變D不定4 .在填料塔中，低濃度難溶氣體逆流吸收時，若其它條件不變，但入口氣量增加，則出口液體組成（A ）。A 增加B減少C不變D不定5 .低濃度的氣膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它條件

11、不變，但入口液體 組成增高時，則氣相總傳質(zhì)單元數(shù)將（C ）。A 增加B減少C不變D不定6 .低濃度的氣膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它條件不變，但入口液體 組成增高時，則氣相總傳質(zhì)單元高度將（C ）。A 增加B減少C不變D不定7 .低濃度的氣膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它條件不變，但入口液體 組成增高時，則氣相出口組成將（A ）。A 增加B減少C不變D不定8 .低濃度的氣膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它條件不變，但入口液體 組成增高時，則液相出口組成將（ A ）。A 增加B減少C不變D不定9 .正常操作下的逆流吸收塔，若因某種原因使液體量減少以至液氣比小于原定的最小液氣比時，下列

12、哪些情況將發(fā)生？ （ C ）（A）出塔液體濃度增加，回收率增加（B）出塔氣體濃度增加，但出塔液體濃度不變（C）出塔氣體濃度與出塔液體濃度均增加（D）在塔下部將發(fā)生解吸現(xiàn)象10 .最大吸收率與（D ）無關。A液氣比B液體入塔濃度 C相平衡常數(shù)D吸收塔型式11 .逆流填料吸收塔，當吸收因數(shù)A<1且填料為無窮高時，氣液兩相將在（B ） 達到平衡。A塔頂B塔底C塔中部 D塔外部12 .某吸收過程，已知 ky= 4父10-1 kmol/m2.s , kx= 8父10-4 kmol/m2.s ,由此可知該 過程為（A ）。A液膜控制B氣膜控制C判斷依據(jù)不足D液膜阻力和氣膜阻力相差 不大12 .在吸收

13、操作中，若C*-8Ci-C,則該過程為6。A.液膜控制B.氣?？刂艭.雙膜控制D.不能確定13 .在吸收操作中，已液相組成差表示的吸收塔某一截面上的總推動力為 A。A.X*-X B.X-X* C .X i-X D. X-X i14 .、某吸收過程中溶質(zhì)與吸收劑之間有明顯的化學反應， 稱之為（C）。A:物理吸收 B :單組分吸收 C :化學吸收 D :非等溫吸收2、15 .為使脫吸操作易于進行，通?？刹捎茫?A ）A:升溫，減壓 B :升溫，加壓 C :降溫，減壓 D :降溫，加壓16、在下列吸收操作中，屬于氣膜控制的是（ C）A:用水吸收CO B :用水吸收H C :用水吸收氨氣 D :用水吸

14、收Q 17、吸收是分離（B ）的單元操作A:液體混合物 B :氣體混合物 C :懸浮液 D :含塵氣體18、吸收的逆過程稱為（ B）A:蒸儲B: 解吸 C: 萃取D:過濾19、氣體在同一種溶質(zhì)中的溶解度隨溫度的升高而（B ）A:增大B:減小C:不變D:無關20、吸收操作過程氣、液相平衡關系符合（ C ）A:拉烏爾定律B :費克定律 C :亨利定律:傅立葉定律WORD完美格式21、下述說法中正確的是（D ）A:用水吸收氨屬于難溶氣體的吸收，為液膜阻力控制B:常壓下用水吸收二氧化碳屬難溶氣體的吸收，為氣膜阻力控制C:用水吸收氧屬于難溶吸收，為氣膜阻力控制D:用水吸收二氧化硫為具有中等溶解度的氣體吸

15、收，氣膜阻力和液膜阻力都不可忽略22、用清水吸收空氣與A的混合氣中的溶質(zhì)A,物系的相平衡常數(shù)m=2入塔氣體 濃度y1=0.06 ,要求出塔氣體濃度y2=0.008,則最小液氣比為（ A ）.A: 1.733 B : 2.733 C : 1 D :無法確定23、在吸收傳質(zhì)過程中，它的方向和限度取決于吸收質(zhì)在氣液兩相的平衡關系,若要進行吸收操作，則應控制（ A ）*D ： pA< p AA： Pa> Pa* B : Pa= p a* C : pA< Pa*24、吸收速率方程中，吸收系數(shù)為（時，其對應的傳質(zhì)推動力為（ A25、常壓下用水逆流吸收空氣中的度將（B ）A : 增大B :

16、減小26、吸收過程相際傳質(zhì)的極限是（A： Y-Y* B ： y-y* C ： p-p* D : C-C*CO,若增加水的用量，則出口氣體中 CO的濃C:不變D:不能確定D ）A:相互接觸的兩相之間濃度相等。B：相互接觸的兩相之間壓強相等。C:相互接觸的兩相之間溫度相等。D:相互接觸的兩相之間達到相平衡的狀態(tài)27、難溶氣體的傳質(zhì)阻力主要集中在（A:氣膜一側(cè) B:液膜一側(cè)28、在吸收操作中，吸收的推動力是（A:溫度差B :濃度差 CB ）。C:相界面上:氣液相平衡關系D:液相主體中D :壓力差29、某低濃度逆流吸收塔在正常操作一段時間后，發(fā)現(xiàn)氣體出口含量 y2增大，原 因可能是 C。A.氣體進口含

17、量y1下降B.吸收劑溫度降低C.入塔的吸收劑量減少D.前述三個原因都有/30、根據(jù)雙模理論，在氣液接觸的相界面處 D。A.氣相組成大于液相組成B.氣相組成小于液相組成C.氣相組成等于液相組成D.氣相組成與液相組成大小不定31、根據(jù)雙膜理論，當被吸收組分在液相中溶解度很小時，以液相濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù) B 。A大于液相傳質(zhì)分系數(shù)B近似等于液相傳質(zhì)分系數(shù)C小于氣相傳質(zhì)分系數(shù)D近似等于氣相傳質(zhì)分系數(shù)32、單向擴散中飄流因子A 。A >1 B <1 C =1 D不一定33、已知SO水溶液在三種溫度 匕、t2、t3下的亨利系數(shù)分別為 B=0.0035atm、 E=0.011atm、E3=0.

18、00625atm,則A。A t 1<t2B t3>t2C t 1>t2 D t3<t134、逆流操作的吸收塔，當吸收因素A<1且填料為無窮高時，氣液兩相將在 B 達到平衡。A 塔頂 B 塔底 C 塔中部 D 不確定35、對一定操作條件下的填料吸收塔，如將填料層增高一些，則塔的HOG等C、 NO必 -A。A增大 B 減小 C 不變 D不能判斷36、吸收塔的設計中，若填料性質(zhì)及處理量（氣體）一定，液氣比增加，則傳質(zhì)推 動力 A,傳質(zhì)單元數(shù)工,傳質(zhì)單元高度 C,所需填料層高度A增大 B 減小 C 不變D不能判斷37、料塔中用清水吸收混合氣中 NH,當水泵發(fā)生故障上水量減

19、少時，氣相總傳 質(zhì)單元數(shù)Npg A .A增加B 減少 C 不變 D 不確定三、判斷題1、吸收操作線方程的斜率是L/V。（，）2、脫吸因數(shù)S的表達式為L/mM（ X ）3、用水吸收代屬于液膜吸收。（V ）4、吸收過程中，當吸收操作線與平衡線相切或相交時，吸收劑用量最少，吸收推 動力最大。（X ）5、高溫有利于吸收操作。（ X ）6、高壓有利于解吸操作。（X ）7、亨利定律中亨利系數(shù)E與m間的關系是E =m。（，）8、費克定律描述的是分子擴散速率基本規(guī)律。（V ）9、等分子反扣擴散適合于描述吸收過程中的傳質(zhì)速率關系。（X ）10、當填料層高度等級于傳質(zhì)單元高度 Kg時，則該段填料層的傳質(zhì)單元數(shù) M

20、a 1 （V ）11、在液相中，若溫度提高1倍，粘度不變，則擴散系數(shù) D增大1倍。（，）12、當氣體處理量及初、終濃度已被確定，若減少吸收劑用量，操作線斜率不變。（ 義）13、漂流因數(shù)反映分子擴散對傳質(zhì)速率的影響。（ x ）14、對流擴散就是渦流擴散。（X ）15、計算填料吸收塔時，其Nog的含意是傳質(zhì)單元高度。（乂 ）16、工業(yè)上的吸收是在吸收塔中進行的，逆流操作有利于吸收完全并可獲得較大的 傳質(zhì)推動力。（V ）17、吸收操作時，在Y-X圖上吸收操作線的位置總是位于平衡線的上方。（ V ） 18、對于逆流操作的填料吸收塔，當氣速一定時，增大吸收劑的用量，則出塔溶 液濃度降低，吸收推動力增大。

21、（V ）19、溶解度系數(shù)H值很大，為易溶氣體。（ V ）四、簡答題1、吸收傳質(zhì)中雙膜理論的基本論點有哪些？答：雙膜理論的基本論點為：吸收時，在氣、液相間有一一固定的界面，界面 兩側(cè)分別存在著氣膜和液膜，兩膜內(nèi)均呈滯流流動。吸收過程中溶質(zhì)以穩(wěn)定的分 子擴散的方式從氣相主體連續(xù)通過此兩層停滯膜而進入液相主體。在相界面上 兩相互成平衡狀態(tài)，不存在吸收阻力。吸收阻力集中在兩層膜內(nèi)，兩膜以外為 氣相主體和液相主體，處于充分湍動，各點濃度均一，不存在濃度差。2、吸收速率方程有哪些表達方式？（以總吸收系數(shù)表示）答：吸收速率方程的表達式有：Ky （Y-Y*） =Ky（y-y*） =& （X*-X） =

22、K，（*-%） = Kg （p-p*）=K_ （C -C）3、請寫出亨利定律的幾種表達形式，并說明它們的適用場合。答：亨利定律白表達式為：pA = Ex = 3、y = mxH它們適用于低濃度氣體吸收，稀溶液的情況。4、提高吸收速率應采取哪些措施？答：（1）增大湍動程度（2）增大氣液接觸，從而增大傳質(zhì)系數(shù)（3）增大液氣比， 使傳質(zhì)推動力增大。5、填料吸收塔由哪幾部分構成？答：填料吸收塔由塔體、填料、液體噴淋裝置、液體再分布器、氣、液進出口裝置構成。6、列出你所知道的填料種類。答：拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、9 網(wǎng)環(huán)、弧鞍形、矩鞍形、波紋填料、9 環(huán)、鞍 形網(wǎng)等7、什么叫液泛現(xiàn)象？答：當氣速增大，使

23、氣、液間的摩擦阻力增大至足以阻止液體下流，塔內(nèi)液體迅速積累而達到泛濫，液體被氣流帶出塔頂，吸收操作完全被破壞，此現(xiàn)象即為液泛現(xiàn)象。8、請說明填料吸收塔中設置液體再分布器的作用。答：填料吸收塔中每隔一定距離設置液再分布器是為了避免在填料層中液體發(fā)生偏流現(xiàn)象而使液體分布不均勻，從而影響吸收效果的一種措施。9、求取最小液氣比有何意義 ？適宜液氣比如何選擇？增大液氣比對操作線有何影 響？答：溶質(zhì)氣體A得以吸收的最小溶劑用量、最小液氣比時，欲達到分離要求需填 料層高度（或理論塔板數(shù)）無窮大，所以在最小液氣比時，吸收操作只在理論上 才能進行。當液氣比比最小液氣比還小時，有一部分操作線會在平衡線之下，吸 收

24、在理論上都行不通了，而為脫吸了。與解吸的分界線。適宜液氣比常在最小液氣比的1.1-1.5倍范圍內(nèi)。增大液氣比，操作線更遠離平衡線，越加有利于吸收。10、物理吸收與化學吸收的主要區(qū)別在哪里 ？答：物理吸收，主要是物理溶解過程，是可逆過程，熱效應較小，吸收效率也低。 化學吸收，是化學反應過程，混合氣中某組分與溶劑或溶液中其他物質(zhì)發(fā)生反應， 一般為不可逆過程，熱效應也大，吸收效率高。11、吸收與解吸在什么情況下發(fā)生？從平衡線與操作線的位置加以說明。答：當混合氣中溶質(zhì)A的分壓大于與溶液中溶質(zhì) A濃度成平衡的氣體分壓時（p > p ）,發(fā)生吸收過程，反之,當p <p 時，發(fā)生解吸過程。顯示在

25、相圖中，操 作線在平衡線上方，為吸收。操作線在平衡線下方，為解吸。12、何謂氣膜控制吸收？如何提高吸收總系數(shù)？答：當溶質(zhì)氣體A為易溶氣體時，m值較小，1/K =1/k +g'k ,1/K七1/k , 此時為氣膜控制吸收。因為K ak ,所以關鍵是提高氣相傳質(zhì)分系數(shù)k 0 增大湍動程度，提高氣液接觸面積，可提高 k 。13、何謂液膜控制吸收？如何提高吸收總系數(shù)？答：當氣體為難溶氣體時，m值較大，1/K =1/k +1/k ,1/K%1/k ,此 時為液膜控制吸收。因為K %k ,所以關鍵是提高液相傳質(zhì)分系數(shù) k 。降低 液膜厚度是提高k的有效方法。14、試說明填料吸收塔由哪幾個主要部分組

26、成？并指出氣、液的流向。答：組成：由塔體、填料、液體噴淋裝置、填料的支承柵板和氣液進出口裝置流向：混合氣由塔底進入與塔頂噴淋而下的吸收劑逆流接觸，后分別排出塔 外。15、欲提高填料吸收塔的回收率，你認為應從哪些方面著手？答：(1)、降低操作溫度或增大壓力，可使吸收速率提高，使回收率提高；(2)、在保證不發(fā)生“液泛”在前提下，適當增大氣速；(3)、適當增大吸收劑的用量(增大噴淋密度)，可使回收率提高(但會導致操作 費增大，溶液濃度X下降)；(4)、噴淋液體應均勻，并保證填料被充分潤濕；(5)、可適當增加填料層高度。五、計算題1某填料塔用水吸收混合氣中丙酮蒸汽?；旌蠚饬魉贋?V=16kol/ (h

27、,m2),操作 壓 力 P=101.3kPa。已知 容積傳 質(zhì)系數(shù)kya = 64.6kmol/(h m3), Ja =16.6kmol/(h m3),相平衡關系為Pa=4.62Ca (式中氣相分壓Pa的單位是 kPa,平衡濃度單位是kmol/m3)。求：容積總傳質(zhì)系數(shù)Kya及傳質(zhì)單元高度H ; 解：由亨利定律P = Ex = Hc = HCm xy = mx,4.62m = Hc m / P =Cm = 0.0456cM101.33kxa =kiacM =16.6cm kmol / h mm _ 0.0456cMkxa16.6CmJ33= 2.75 10 h m /kmol11m 1= =

28、2.75 10=0.0182h m3/kmolKyakyak*a 64.63 Kya =54.9kmol/h mV 16H og = = = 0.291(m)Kya 54.9(1) 液相阻力占總阻力的百分數(shù)為:m/kxa 2.75 10-= 0.151 =15.1%1/ Kya0.01822、低含量氣體逆流吸收，試證:N og1.71-In 1 mV 72式中可1 = y1 y1e為塔底的吸收推動力； 可2 = y2 - y2e為塔頂?shù)奈胀苿恿?。證明：由物料衡算得:V/、x = x2 (y 72)低濃度吸收Ne -mx mV，、ye 二 mx2(y - y2)N ogy1dyy2 y - y

29、e2mVy - mx2(y - y2)dyy1dyy2mV mV(1 -)y ( y2 -mx2)mV、 mV(1)y1 y2 -mx2In( mV1 Ly2 一mx2L(x1 -x2) =v(y1 - y2)mVmVy2 mx2 二 mx1Nog.mV1 -L,必 一 m%In 一y2 - mx21 _ mVL3、某填料吸收塔用含溶質(zhì)x2 =0.0002的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采 用液氣比L/V=3,氣體入口質(zhì)量分數(shù) =0.01回收率可達"=0.90。已知物系的平衡關系為y=2x。今因解吸不良使吸收劑入口摩爾分數(shù)升至x2 =0.00035,試求:（1）可溶組分的回收率 /

30、下降至多少?（2）液相出塔摩爾分數(shù)x1升高至多少?解： (1) y2 = y1(1 刃=0.01 父(10.9) =0.0011 _ m A - L/V22 = 0.6673NoGVlnKTg -1 A y2 - mx2A1 -A11 -0.667ln(1 - 0.667)0.01 -0.0002 20.001 -0.0002 20.667 =5.38當x2上升時，由于H不變，Hog不變二Nog =H / Hog也不變，即5.3811 -0.667ln(1 -0.667)0.01 -0.00035 2y2 -0.00035 20.667y2 =0.0013_W2y10.01 -0.00130.

31、01= 0.87（3）物料衡算V(y - y2)二L(x； -xz)V /x1 二 一(y1L-y2)x211 (0.01 -0.0013) 0.00035 =0.0032534、有一填料吸收塔，在28c及101.3kPa,用清水吸收200nVh氨-空氣混合氣 中的氨，使其含量由5%H氐到0.04% （均為摩爾%。填料塔直徑為0.8m,填料 層體積為3吊，平衡關系為Y=1.4X,已知Kya=38.5kmol/h。問（1）出塔氨水濃 度為出口最大濃度的80%寸，該塔能否使用？ （ 2）若在上述操作條件下，將吸 收劑用量增大10%該塔能否使用？（注：在此條件下不會發(fā)生液泛）解：(1) Y = 0.

32、05 =0.05263丫2 = 0.0004 =0.00041 -0.051 -0.0004200 273 惰性氣體流量V = -0- 3 (1 一 0.05) = 7.69kmol / h22.4 301、，.Y10.05263 八 cc”X1 = = =0.0376X1 =0.80X1 =0.0301m 1.4,V(Y -丫2)L 二X 1 - X 27.69 (0.05263 -0.0004)= 13.34kmol /h0.0301 -0丫二丫 -mX1 =0.05263-1.4 0.0301 -0.01046:丫2 =丫2 = 0.0004；：Ym=Y - Y2-=0.00308Y2&

33、#171; V(Y1 -Y2)Z 二7廠“7.69 (0.05263 -0.0004)2-= 6.74m38.5 0.785 0.82 0.00308該塔現(xiàn)有填料層圖度Z =3 =6m20.785 0.8因為Z，;Z所以該塔不適合。(2)吸收劑用量增大10%寸L"=1.1 13.34 =14.67kmol/h-V(Y1 -Y2)L =X1 -X27.69父(0.05263 一0.0004)=14.67小。1加X1 -0X1 =0.0274Y1 -Y1 -mX1 -0.05263-1.4 0.0274 = 0.01424Y2 =丫2 = 0.00040.01424-0.00040.00

34、387,0.01424ln 0.0004Z ="丫山.= 7.69 (O.05263；0.0004)= 5.36mKYaj：Ym38.5 0.785 0.82 0.00387因為 Z "億所以該塔適合5、一填料塔用清水逆流吸收混合氣中的有害組分A。已知操作條件下氣相總傳質(zhì)單元高度為1.5m,進塔混合氣組成為0.04 （A的摩爾分率，下同），出塔尾氣 組成為0.0053,出塔水溶液濃度為0.0128,操作條件下平衡關系為 Y=2.5X。試 求：（1）液氣比為最小液氣比的多少倍？ （ 2）所需填料層高度？ （ 3）若氣液流量和初始組成不變，要求尾氣濃度降至 0.0033,求此時

35、填料層高度為若干米?解：（1）液氣比為最小液氣比的多少倍？Yi 口X10.04 = 0.04171 -0.04:0.00128 =0.012971 -0.00128Y20.00530.005331 -0.0053L/V丫1 -丫2X 1 X 20.0417 -0.005330.01297 -0-2.804(L/V)丫1 -丫20.0417 - 0.00533minX1 -X= 2.180.0417/2.5(L/V)=2.804=1 286(L/V)min2.18 1.286（2）所需填料層高度?Z=H°g NOGS = mV/L =2.5/2.804 =0.892NOG1 -Sln(

36、1 一 S) 丫1 - mX2S丫2 一 mX21 -0.892= 5.11ln(1 -0.892)0.0417-00.00533 - 00.892故 Z = H og NOG =1.5 5.11 = 7.67m（3）此條件下的填料層高度。: 0.0033 =0.003311 -0.0033Nog1-q ln(1-S)1 - SY1 - mX2Y2 - mX2S10.0417-0=ln(1 - 0.892) 0.8921 -0.8920.00331-0= 7.52Z'H0G N0G =1.5 7.52 -11.28m6、某逆流操作的吸收塔，用清水洗去氣體中的有害組分。已知該塔填料層總高

37、度為9m,平衡關系Y=1.4X,測得氣體進、出口濃度 Y=0.03, 丫2=0.002,液體出 口濃度X=0.015 (均為摩爾比)。試求：(1)操作液氣比L/V; (2)氣相總傳質(zhì) 單元高度 修$ (3)如果限定氣體出口濃度 丫2=0.0015,為此擬增加填料層高度， 在保持液氣比不變的條件下應增加多少？L/V丫1 丫2X1 -X2解：(1)操作液氣比L/V;0.03-0.002=1.870.015-0(2)氣相總傳質(zhì)單元高度HOcG,因Z= Hog NogS = mV/L =1.4/1.87 =0.749NOG11 -Sln(1 - S)Y1 - mX2Y2 - mX2S10.03-0=l

38、n(1 -0.749) 0.7491 -0.7490.002-0=6.004故 H OG =Z/Nog=9/6=1.5由題意知 Y2 =0.0015其它條件不變，則 Hog =1.5不變新情況下的傳質(zhì)單元數(shù)為:N OG11 -Sln(1-S)Y -mX2Y2 -mX2S11 - 0.749ln(1 - 0.749)0.03-00.0015-00.749= 6.98. Z =Hog Nog =1.5 6.98 = 10.47m, 故/Z -Z =10.47-9 = 1.47m7、某廠吸收塔填料層高度為4m用水吸收尾氣中的有害組分 A,已知平衡關系為 Y=1.5X,塔頂 為=0, Y2=0.004

39、,塔底 X=0.008 , Y=0.02 ,求：(1)氣相總傳質(zhì)單元高度；(2)操作液氣比為最小液氣比的多少倍；(3)由于法定排放濃度 Y必須小于0.002,所以擬將填料層加高，若液氣流量 不變，傳質(zhì)單元高度的變化亦可忽略不計，問填料層應加高多少？解：(1)氣相總傳質(zhì)單元高度Y1 =1.5X1 =1.5 0.008 =0.012Y2 = 0；：Ym=(Y -Y ) -(Y2 -工) Y -丫ln :Y2 -Y2(0.02-0,012) - 0.004/一)-0.00577ln0.02-0.0120.004N ogYi 一丫2；：Ym0.02 -0.004 0”0.00577=2."H

40、og = Z/N0g =4/2.77 = 1.44m(2)操作液氣比為最小液氣比的多少倍因為X2=0,故L/VYi -Y2Xi - X20.02 - 0.0040.008(L/V)minYi -丫2 _ Yi -Y2 _ 0.02 -0.004X1 -X2 - Y1/m -0.02 1.512則(3) Z' Z =?(L/V)(L/V*= 21.2=1.67Y2 = 0.002Y1 =0.02X2=0Yi -丫2 l/v-Xi -X20.02 -0.004 。二 2XiX1 =0.009所以 丫 =1.5X1 =1.5 0.009 = 0.0135Ym =(Yl X )-(丫2 -丫2

41、)ln丫2 -丫2(0.02 -0.0135)-0.002, 0.02 -0.0135ln0.002=0.00382Yi -丫20.02 -0.002；：Ym0.00382Nog = J2 = = 4.71Z、HOg Nog =1.44 4.71 -6.78m所以 Z -Z =6.78-4 = 2.78m8、在總壓 P=500kN/m、溫度t=27C下使含 CO3.0% （體積分率）的氣體與含 CO370g/m3的水相接觸，試判斷是發(fā)生吸收還是解吸？并計算以CO的分壓差表示 的總傳質(zhì)推動力。已知：在操作條件下，亨利系數(shù)E=1.73X 105 kN/m2,水溶液的密度可取1000kg/ m3,

42、CO的相對分子質(zhì)量為44.【解】此題是考查對亨利定律是否能靈活應用。主要是應用亨利定律，計算出與溶減相平衡的氣相分壓Pa,再與氣相主體中CO的分壓PA進行比較。若PavPa 則發(fā)生吸收現(xiàn)象；B=R,則兩相平衡；Pa>Pa,則發(fā)生解吸現(xiàn)象。由題意可知，cA ="7 =8.409 10*kmol/m344對稀水溶液，C =1000/18 = 55.56kmol / m3Xa_ cA 8.409 10-C 55.56=1.514 10”于是 pA=Exa=1.73 105 1.514 10/=26.19kPa而氣相主體中CO的分壓pA=P 3.0% =500 3.0% -15kPa可

43、見，p a> Pa ,故將發(fā)生解吸現(xiàn)象。以分壓表示的總傳質(zhì)推動力p =pA-Pa =26.18 -15-11.18kPa9、一逆流操作的常壓填料吸收塔，擬用清水吸收混合氣所含的少量溶質(zhì)。入塔 氣體中含溶質(zhì)1% （體積分率），經(jīng)吸收后要求溶質(zhì)被回收80%此時水的用量為最小用量的1.5倍，平衡線的關系為y=x,氣相總傳質(zhì)單元高度為1.2m,試求所 需填料層高度?！窘狻?此題為典型的吸收設計型問題，涉及有關吸收計算的最基本的解題方法。 由最小液氣比入手，通過計算出實際的液氣比，找到脫吸因數(shù)，計算出傳質(zhì)單元 數(shù)，最后確定整個塔圖。屬于低濃氣體吸收。ya y yb(1 - ) =0.01 (1 一

44、80%) =0.002L(G) minyb - yaXb -xayb - yaSxa m0.01 -0.002=0.80.01 八-01 - 1.5()min - 1.5 0.8 1.2G G(1)平均推動力法首先需要求出吸收劑出塔時的濃度 Xb,由全塔物料衡算得xb =yb - yaL/Gxa0.01 -0.0021.20 u 0.00667由 3yb = yb -mxb =0.01 -1 0.00667 =0.00333ya =ya mxa =0.002 -1 0 = 0.002y ym% - yaln久ya0.00333 -0.002,0.00333 ln0.002=0.00261NOG

45、9=002=3.065 . ym0.00261塔圖 h = H OG NOG =1.2 3.065 = 3.7m(2)吸收因數(shù)法mGS =-L1 0.8331.2NOG1 -Syb - mxaln(1 -S)-a Sya 一 mxa10.01 -0ln(1 -0.833)0.8331 -0.8330.002 -0= 3.06止匕時塔高h = Hog Nog =1.2 3.06 = 3.7m10、在常壓逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空氣中某溶質(zhì)， 進塔氣體中溶質(zhì) 的含量為8% (體積分率)，吸收率為98% 操作條件下的平衡關系為 y=2.5x, 取吸收劑用量為最小用量的1.2倍，試求：(1)水

46、溶液的出塔濃度；(2)若氣體總傳質(zhì)單元高度為0.8m,現(xiàn)有一填料層高度為9m的塔，問該 塔是否合用？【解】(1)屬于低濃度氣體吸收yyb(1 一)=0.08 (1-98%) 0.0016L(G)minyb - ya Xb -Xayb - yayb Xam0.08 -0.00160.08 八-02.5= 2.45LMNSmin"2 NW94水溶液出塔濃度Xb =1'Xa = 008 0=0.0267(2)要核算一個塔是否合用，較簡單的方法是采用設計型的解題思路。 即求出完成吸收任務所需要的填料層高度 h需，若h需小于等于現(xiàn)有的填料層高度h,則可以完成吸收任務，塔合用；否則，就不

47、能完成吸收任務，塔不合用 仍可采用平均推動力法和吸收因數(shù)法。平均推動力法由于水溶液的出塔濃度已經(jīng)算數(shù)，即氣液兩相的 4個濃度都已得到，則yb =yb -mxb =0.08 -2.5 0.0267 =0.0133ya =ya-mxa =0.0016 -2.5 0 =0.00160.0133 -0.0016而k =0.00552ln0.0016N ogyb - yaWm0.08 -0.00160.00552= 14.20塔圖h = H OG Nog = 0.8 14.20 = 11.4m吸收因數(shù)法mGS =-L2.5=0.852.94NOG1 -Syb mxaln(1 -S)-a Sya - mx

48、a1 ln(1 -0.85)1 -0.850.08 -00.0016 -00.85= 14.15此時h =H0g N0g =0.8 14.15 =11.3m即所需填料層高度11.4m,大于9m故該塔不合用11、某填料吸收塔，用清水除去氣體混合物中有害物質(zhì)， 若進塔氣中含有害物質(zhì) 5% (體積分率)，要求吸收率為90%氣體流率32kmol/(m2 h),液體流率為24 kmol/(m2 - h),此液體流率為最小流率的1.5倍。如果物系服從亨利定律，并已 知液相傳質(zhì)單元高度HL為0.44m ,氣相體積分傳質(zhì)系數(shù) kya=0.06kmol/(m 3 s ¥),該塔在常溫下逆流等溫操作。試

49、求：(1)塔底排出液的組成；(2)所需填料層高度?！窘狻繉儆诘蜐鈿怏w吸收。(1) ya=yb(1 一)=0.05 (1 -90%) -0.005出塔液相組成(2)即所以有yb -ya 0.05 -0.005 - xb = a xa = 0 = 0.06L/G24/32L =1.5(L)min =1.5y_aGG%-xam240.05 -0.005一 二15 320.05 八0mm = 0.556mGL0.556 3224= 0.74Nog =三川。-S)& S1-Sya1ln(1 -0.74)-05 0.74 =4.641 -0.740.005由于題中并未給出氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)kYa,

50、而是給出了氣相分體積傳質(zhì)系數(shù)kya,所以不能直接求出總傳質(zhì)單元高度HOq要先求出分傳質(zhì)單元高度 也。HgGkya32/3600 cc=0.1480.06Hog =Hg SHl =0.148 0.74 0.44 = 0.47m則h =H0G Nog =0.47 4.64 = 2.2m12、已知某填料吸收塔直徑為1m填料層高度4nl用清水逆流吸收空氣混合物 中某可溶組分，該組分進口濃度為8%出口為1%(均為摩爾分率)，混合氣流率 30kmol/h,操作液氣比為2,相平衡關系為y=2x。試求：(1)氣相總體積傳質(zhì)系數(shù) Ka;(2)塔高為2m處氣相濃度；(3)若塔高不受限制，最大吸收率為多少?【解】(

51、1)先求出單位塔截面積上混合氣體的流率-302G= 38.22kmol / (m *h)2124S =m- =2=1L/G 2根據(jù)例題9-4的結(jié)論，有NOGybya8%一1 =-1 =71%則傳質(zhì)單兀高度為Hog = = = 0.571mNog 7氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya =GH OG38.223=66.9kmol/(m *h)0.571(2) 2m塔高所對應的傳質(zhì)單元數(shù)Nog為22Nog = = =3.50Hog 0.571設2m處氣液相濃度分別為y、x,則又由物料衡算可知聯(lián)合求解方程(1)、N OGyb - mx-I y - mx0.08 -2x .3.5 二-1y -2xL/、ya =

52、y G(Xa -x)1% =y 2(0 -x)y =2x 0.01(2)得(1)(2)y =0.045x -0.0175(3) 若塔圖不受限制,又S=1,則操作線落在平衡線上，當 xa=0時，ya必等于0o故吸收率=1 一以=100% yb13、擬在常壓吸收塔中用清水吸收空氣中的氨，已知入塔空氣中氨氣含量1.3%(體積分數(shù))，要求氨的回收率為99%已知塔內(nèi)操作氣流密度為180kmol/(m2 h), 實際用量為最小用水量的1.5倍，操作條件下的氣液平衡關系為 y=1.2x,氣體 體積總傳質(zhì)系數(shù)Ka為360 kmol/(m3-h)。因為氣液相濃度都很小，可近似認為 氣液流密度均為常數(shù)，且X=x ,Y=y ,計算填料層高度?！窘狻坑深}知，xa =0,yb =1.3%Ya=K(1 -)=0.013 (1-99%) =0.00013最小液氣比：L二上工二 0.013 -0.00013 =1.188G min Xb -Xa 0.013/1.2 一0實際液氣比：L =1.5 L - =