化工原理吸收復(fù)習(xí)題

1、“吸收”復(fù)習(xí)題、填空題I. 20 C時(shí),CQ氣體溶解于水的溶解度為0.878(標(biāo)m3)/m 3(出0)，此時(shí)液相濃度 C= 0.0392=kmol/m3.液相摩爾分率x= 0.000705.比摩爾分率 X= 0.000706.2. 在常壓下,20 C時(shí)氨在空氣中的分壓為69.6mmHg此時(shí)氨在混合氣中的摩爾分率y =0.0916 ，比摩爾分率 Y = 0.1013. 用相平衡常數(shù) m表達(dá)的亨利定律表達(dá)式為_ y=mx _ _.在常壓下,20 C時(shí)，氨在空氣中的分壓為50mmHg與之平衡的氨水濃度為 7.5(kgNH3/100kgH2。).此時(shí)m= _0.894_.4. 用亨利系數(shù)E表達(dá)的亨利定

2、律表達(dá)式為 _ p=Ex _.在常壓下,20 C時(shí)，氨在空氣中的分 壓為50mmHg,與之平衡的氨水濃度為 7.5(kgNH3/100kgH20).此時(shí)亨利系數(shù) E= 680mmHg = 相平衡常數(shù)m=_0.8945. 用氣相濃度Ap為推動力的傳質(zhì)速率方程有兩種，以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的傳質(zhì)速率方程為NA=kG (p-p i),以總傳質(zhì)系數(shù)表達(dá)的傳質(zhì)速率方程為Na=Kqp-p門6. 用液相濃度為推動力的傳質(zhì)速率方程有兩種，以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的速率方程為 M =k L(Ci -Cl),以傳質(zhì)總系數(shù)表達(dá)的速率方程為 Na=K(Cg*-Cl)7. 用氣相濃度為推動力的傳質(zhì)速率方程有兩種，以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的速

3、率方程為Nx =ky(y-y J,以傳質(zhì)總系數(shù)表達(dá)的速率方程為 Na =Ky(y-y )8. 用液相濃度Ax為推動力的傳質(zhì)速率方程有兩種，以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的速率方程為Nx= kx (x i-x),以傳質(zhì)總系數(shù)表達(dá)的速率方程_N=K(x*-x)9. 用氣相濃度為推動力的傳質(zhì)速率方程有兩種，以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的速率方程為M=kY(Y-Yi),以傳質(zhì)總系數(shù)表達(dá)的速率方程為 Na=KY(Y-Y*)10. 用厶y,為推動力的傳質(zhì)速率方程中,當(dāng)平衡線為直線時(shí)傳質(zhì)總系數(shù) 瓦與分系數(shù)ky、kx 的關(guān)系式為 1/K y=1/ky+m/kx ,K x與 ky、kx 的關(guān)系式為 1/Kx=1/(m.k y)+1/k

4、xII. 用厶Y, AX為推動力的傳質(zhì)速率方程中，當(dāng)平衡線為直線時(shí)，傳質(zhì)總系數(shù)Ky與分系數(shù)kY, kx的關(guān)系式為1/Kv=1/kL+ m/kx ,Kx與k% k x的關(guān)系式為 1/K2=1/(m.k 丫)+1氷上_12. 用厶p, C為推動力的傳質(zhì)速率方程中，當(dāng)平衡線為直線時(shí)，傳質(zhì)總系數(shù)Kg與分系數(shù) kG、kL的關(guān)系式為 1/K G=1/kc+1/H.kL ,Kl與 kG、kL 的關(guān)系式為 1/K L=H/kc+1/kL13. 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1.73314. 某吸收塔中，

5、物系的平衡線方程為y=2.0x,操作線方程為y=3.5x+0.001,當(dāng) y1=0.06,y 2=0.0015 時(shí),x 1= 0.01685 ,x 2= 0.0001429 , L/G= 3.5 ,氣相傳質(zhì)單元數(shù) N=7.1215. 吸收過程主要用于三個(gè)方面：制備產(chǎn)品；分離氣體混合物；除去氣體中的有害組 分16. 填料的種類很多，主要有拉西環(huán)；鮑爾環(huán)；矩鞍環(huán)；階梯環(huán);波紋填料;絲網(wǎng)填料.17. 質(zhì)量傳遞包括有 吸收、蒸餾、萃取、吸附、干燥等過程。18. 吸收是指 用液體吸收劑吸收氣體 的過程，解吸是指 液相中的吸收質(zhì)向氣相擴(kuò)散的過程19. 指出下列組分，哪個(gè)是吸收質(zhì)，哪個(gè)是吸收劑.(1) 用水

6、吸收HCI生產(chǎn)鹽酸,H2O是吸收劑 ，HC1是吸收質(zhì)(2) 用98.3 % H2SQ吸收SO生產(chǎn)HSQ, SO 3,是 吸收質(zhì) ；HSQ是 吸收劑(3) 用水吸收甲醛生產(chǎn)福爾馬林,H2Q是吸收劑；甲醛是吸收質(zhì)20. 吸收一般按有無化學(xué)反應(yīng)分為物理吸收和化學(xué)吸收，其吸收方法分為噴淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。21. 氣液兩相平衡關(guān)系將取決于以下兩種情況：(1) 若PgPl或CgC-則屬于 解吸 過程(2) 若Pl*Pg或Cl Cg*則屬于吸收過程22. 擴(kuò)散速率的費(fèi)克定律公式是 J a= - Ddc/dz ，式中每項(xiàng)的物理意義 J a組分A的擴(kuò)散通量kmol/(m s ) ; D擴(kuò)散系數(shù) m/s,

7、 dc dz組分的濃度梯度 kmol/m23. 吸收速度取決于 雙膜的擴(kuò)散速率，因此，要提高氣-液兩流體相對運(yùn)動速率，可以減少氣膜、液膜厚度來增大吸收速率。24. 影響擴(kuò)散系數(shù)D值的大小的因素有擴(kuò)散組分的性質(zhì)及介質(zhì)、溫度、壓力、濃度。25. 總吸收速率方程式中Ky是以丫 一 丫*為氣相摩爾比差為傳質(zhì)推動力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)； 而Kx是以 X* X為液相摩爾比差為傳質(zhì)推動力的液相總傳質(zhì)系數(shù)。26. 填料選擇的原則是表面積大、空隙大、機(jī)械強(qiáng)度高價(jià)廉，耐磨并耐溫。27. 氣相中：溫度升高則物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)增加壓強(qiáng)升高則物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)減小.在液相中：液相粘度增加則物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)減小。易溶氣體溶液上方的分壓

8、小，難溶氣體溶液上方的分壓大，只要組分在氣相中的分壓大于 液相中該組分的平衡分壓，吸收就會繼續(xù)進(jìn)行，直至達(dá)到一個(gè)新的平衡 為止。28. 由于吸收過程氣相中的溶質(zhì)分壓總大于 液相中溶質(zhì)的平衡分壓，所以吸收操作線總是在平衡線的上方。增加吸收劑用量，操作線的斜率 增大，則操作線向遠(yuǎn)離平衡線 的方向偏移，吸收過程推動力(y y*) 增大290 BL；同一平衡分壓下，它們的液相平衡濃度大小順序是在同一平衡分壓下Cccb ca30. 對接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)總壓增加時(shí)，亨利系數(shù)E不變，相平衡常數(shù)m減少，溶解度系數(shù)H 不變31. 在常壓下，測定水中溶質(zhì) A的摩爾濃度為0.56kmol/m3，

9、此時(shí)氣相中A的平衡摩爾分 率為0.02，貝吐匕物系的相平衡常數(shù) m=2.0_。當(dāng)其他條件不變，而總壓增加一倍時(shí)， 相平衡常數(shù)m=1.0 ，若測得總壓值為2 atm，貝U此時(shí)的亨利系數(shù)E=_4.0 atm,而溶解 度系數(shù) H14_kmol/(m3.atm)。32. 在氣體流量，氣相進(jìn)出口組成和液相進(jìn)口組成不變時(shí)，若減少吸收劑用量，則傳質(zhì)推 動力將減少，操作線將靠近平衡線。33. 當(dāng)溫度增高時(shí)，溶質(zhì)在氣相中的分子擴(kuò)散系數(shù)將增加，在液相中的分子擴(kuò)散系數(shù)將 增加34. 對一定操作條件下的填料吸收塔，如將塔料層增高一些，則塔的HOg將 不變，Ndg將增加35. 某逆流吸收塔，用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵幸兹芙M分

10、，設(shè)備高為無窮大，入塔丫1=8% (體積)，平衡關(guān)系丫=2X試問：.若液氣比(摩爾比，下同)為 2.5時(shí)，吸收率=_100_%.若液氣比為1.5時(shí)，吸收率=75%36. 吸收塔底部的排液管成U形，目的是起 液封 作用，以防止 空氣倒灌和塔內(nèi)氣體跑出操作中的吸收塔，若使用液氣比小于設(shè)計(jì)時(shí)的最小液氣比，則其操作結(jié)果是吸收效果達(dá)不到要求；若吸收劑入塔濃度X2降低，其它操作條件不變，吸收結(jié)果將使吸收率 增大 出 口氣體濃度降低37. 計(jì)算吸收塔的填料層高度，必須運(yùn)用如下三個(gè)方面的知識關(guān)聯(lián)計(jì)算：平衡線、操作線、傳質(zhì)系數(shù)。 或者 平衡關(guān)系、物料衡算、傳質(zhì)速率。38. 溶解度很大的氣體，吸收時(shí)屬于氣膜 控制

11、，強(qiáng)化吸收的手段是增大氣相側(cè)的傳質(zhì)分系數(shù)或氣流湍動程度。39. 吸收操作中，對吸收劑的要求有溶解度大、選擇性好、腐蝕性小、揮發(fā)度小。40. 當(dāng)平衡線在所涉及的氣液范圍內(nèi)斜率為 m的直線時(shí)，則1/Kg= 1/k g+ m/kL 。若為氣膜控制，則Kp k g41. 某低濃度氣體吸收過程，已知vm= 1,氣膜體積傳質(zhì)分系數(shù)kya = 2X 10-4kmol.mls ,液膜體積傳質(zhì)分系kxa= 0.4 kmol/（m Is）。則該吸收過程為氣膜阻力控制。氣膜阻力 占總阻力的百分?jǐn)?shù)為 99.95 %100%42. 填料吸收塔正常操作時(shí),氣相為連續(xù)相;液相為分散相；而當(dāng)出現(xiàn)液泛現(xiàn)象 時(shí)，則氣相為分散相，

12、液相為連續(xù)相。43. 某氣體用水吸收時(shí)，在一定濃度范圍內(nèi)，其氣液平衡線和操作線均為直線，其平衡線的斜率可用相平衡常數(shù)表示，而操作線的斜率可用液氣比表示。44. 雙膜理論認(rèn)為，吸收阻力主要集中在界面兩側(cè)的氣膜和液膜 之中。45. 對于氣膜控制的吸收過程，如要提高其過程速率，應(yīng)特別注意阻力。46. 一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是使兩相傳質(zhì)平均推動力大，從而可減小設(shè)備尺寸；提高吸收效率和吸收劑使用率。47. 傳質(zhì)的基本方式有：分子擴(kuò)散，和渦流擴(kuò)散48. 填料塔的噴淋密度是指 單位塔截面上單位時(shí)間內(nèi)下流的液體量（體積）。49. 吸收設(shè)備的主要類型有一填料吸收塔，板式吸收塔等二、選擇題1. 吸收速

13、率主要決定于通過雙膜的擴(kuò)散速度，要提高氣液兩流體的相對運(yùn)動，提高吸收效果，則要（）A. 增加氣膜厚度和減少液膜厚度；B.減少氣膜和液膜厚度C.增加氣膜和液膜厚度2. 選擇吸收設(shè)備時(shí)，綜合考慮吸收率大，阻力小，穩(wěn)定性好結(jié)構(gòu)簡單造價(jià)小，一般應(yīng)選（ ）A.填料吸收塔B. 板式吸收塔C.噴淋吸收塔3. 對接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)溫度和壓力不變，而液相總濃度增加時(shí)其溶解度系數(shù)H將（C ），亨利系數(shù)E將（C ）。A.增加 B. 減少C.不變4. 在常壓下用水逆流吸空氣中的 CO,若將用水量增加則出口氣體中的 CO量將（B ）氣 相總傳質(zhì)系數(shù)Ky將（A ），出塔液體中CO濃度將（B ）。A.

14、增加；B.減少；C.不變。*答案* B ; A; B.5. 通常所討論的吸收操作中，當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時(shí)，完成一定的分率（）。A. 回收率趨向最高； B.吸收推動力趨向最大；C.操作最為經(jīng)濟(jì)；D.填料層高度趨向無窮大。*答案* D6在吸收塔某處，氣相主體濃度y=0.025,液相主體濃度 x=0.01，氣相傳質(zhì)分系數(shù)ky=2kmol/（m2.h）氣相總傳質(zhì)系數(shù)Kz=1.5kmol/（m 2.h），則該處氣液界面上氣相濃度 yi應(yīng)為（），平衡關(guān)系 y=0.5x。A. 0.02 B. 0.01 C. 0.015D. 0.005B. y * =0.5 X 0.01=0.005 ； N= （y-y

15、 *） =ky （y-y i）1.5（0.025-0.005 ） =2 （0.025-y i）=0.017. 正常操作下的逆流吸收塔，若因某種原因使液體量減少以致液氣比小于原定的最小液氣 比時(shí)，下列哪些情況將發(fā)生?（）A.出塔液體濃度x 增加，回收率增加；B.出塔氣體濃度增加，但x 不定；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。*答案* B8. 氣體的亨利系數(shù)E值越大，表明氣體（）A.越易溶解；B.越難溶解C.溶解度適 中9. 填料吸收塔空塔的速度應(yīng)（）于液泛速度。A.大； B.?。籆. 等。10. 對吸收操作有利的是（）。A.溫度低，氣體分壓大時(shí)；B.溫度低，氣體

16、分壓小時(shí)；C.溫度高，氣體分壓大時(shí)；C.溫度高，氣體分壓小時(shí)；11. 在Y X圖上，吸收操作線總是位于平衡線的（）。A.上方； B. 下方； C. 重合線上；12. 亨利定律是一個(gè)稀溶液定律，其亨利系數(shù) E值愈小，表明該氣體的溶解度（A ）；溫度升高，E值（A ）。A.愈大；B. 不變；C. 愈??；三、判斷題1噴淋吸收是吸收劑成液滴分散在氣體中，因此，液體為連續(xù)相，氣體為分散相X2. 吸收操作線的方程式，斜率是 L/G （ V ）。3. 亨利定律的表達(dá)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 易溶氣體。（X ）4. 工業(yè)上一般吸收是在吸收塔中進(jìn)行的。象傳熱一樣氣液間

17、逆流操作有利于吸收完全并可 獲得較大的吸收推動力。（V）5. 填料吸收塔逆流操作，當(dāng)吸收劑的比用量（即液氣比）增大時(shí)，則出塔吸收液濃度下降， 吸收推動力減小（X ）.6. 對于大多數(shù)氣體的稀溶液，氣液平衡關(guān)系服從亨利定律。亨利系數(shù)（E二p /x）隨溫度的 升高而增大，而溶解度系數(shù)（H = C/p ）隨溫度的升高而減小。V7. 液泛點(diǎn)是填料吸收塔的最佳操作點(diǎn)。吸收操作在此條件下進(jìn)行時(shí)，則吸收速率最大。（X ）8. 在一般情況下，混合氣體的有關(guān)計(jì)算可按理想氣體方程和道爾頓分壓定律進(jìn)行。其氣體組分的體積分率等于其摩爾分率，亦等于其分壓分率。（V ）9. 填料塔中填充大量填料以提供氣液接觸面積。吸收速

18、率取決于填料的比表面積（a）。填料的比表面積越大，吸收速率越大。（X ）10. 吸收過程中，當(dāng)操作線與平衡線相切或相交時(shí)所用的吸收劑最少，吸收推動力最大。（X）11. 在吸收塔中，溶質(zhì)氣體在混合氣中的分壓，大于與吸收劑中溶質(zhì)濃度成平衡的分壓時(shí)， 則發(fā)生吸收。（V ）12. 吸收過程中，當(dāng)操作線與平衡線相切或相交時(shí)所用的吸收劑最少，此時(shí)推動力也最?。╒）13. 由于溫度對溶解度系數(shù)有影響，溫度升高，溶解度系數(shù)越小，所以升溫有利于解吸。（V ）14. 惰性氣體和吸收劑在吸收過程的前后的摩爾量是不變的（V ）15. 對于溶解度甚大的氣體吸收，為強(qiáng)化吸收過程，則應(yīng)從減小液膜阻力入手，其效果才 顯著。（

19、X ）四、問答題1. 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？溶質(zhì)氣體A得以吸收的最小溶劑用量、最小液氣比時(shí)，欲達(dá)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(shí)，吸收操作只在理論上才能進(jìn)行。當(dāng)液氣 比比最小液氣比還小時(shí)，有一部分操作線會在平衡線之下，吸收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(yuǎn)離平衡線，越加有利于吸收2. 什么叫液泛現(xiàn)象？當(dāng)氣速增大，使氣、液間的摩擦阻力增大至足以阻止液體下流，至使液體充滿填料層 空隙，先是塔頂部積液，繼而蔓延全塔，液體被氣流帶出

20、塔頂，吸收操作完全被破壞。此 現(xiàn)象叫液泛現(xiàn)象。3. 雙膜論的主要論點(diǎn)有哪些？并指出它的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。答：1）相互接觸的氣液兩相流體間存在著穩(wěn)定的相界面，相界面兩側(cè)分別各有一穩(wěn)定的 氣膜和液膜，吸收質(zhì)以分子擴(kuò)散的方式通過此兩膜； 2)在兩膜層以外的氣液兩相主體中，由于流體的充分湍動，吸收質(zhì)的濃度基本上是均勻 的、全部濃度變化集中在兩膜層中，即阻力集中在兩膜層內(nèi)：3)在相界面處，氣液兩相達(dá)平衡，即界面上沒有阻力。實(shí)驗(yàn)證明，在氣速較低時(shí)，用雙 膜理論解釋吸收過程是符合實(shí)際情況的，即提高速度，可增大吸收速率已為實(shí)踐所證實(shí)。 根據(jù)這一理論的基本概念所確定的吸收速率關(guān)系，至今仍是填料吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算的主要

21、依 據(jù)。但當(dāng)速度較高時(shí)，氣液兩相界面就處于不斷更新的狀態(tài)，并不存在穩(wěn)定的氣膜和液膜， 界面更新對吸收過程是一重要影響因素，雙膜論對于這種情況并無考慮進(jìn)去，這是它的局 限性。4. 欲提高填料吸收塔的回收率，你認(rèn)為應(yīng)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(dāng)增大氣速；3、適當(dāng)增大吸收劑的用量(增大噴淋密度) ，可使回收率提高(但會導(dǎo)致操作費(fèi)增大，溶 液濃度 X 下降)；4、噴淋液體應(yīng)均勻，并保證填料被充分潤濕；5、可適當(dāng)增加填料層高度。五、計(jì)算題1. 一逆流操作的常壓填料吸收塔， 用清水吸收混合氣中的溶質(zhì) A ，入塔氣體

22、 中含 A 1%(摩 爾比)，經(jīng)吸收后溶質(zhì) A 被回收了 80% ，此時(shí)水的用量為最小用量的 1.5 倍，平衡線為 y=x , 氣相總傳質(zhì)單元高度為1m,試求填料層所需高度。答：yi=0.01 ； y 2=y1(1- n )=0.01(1-0.8)=0.002m=1L s/Gb=1.5(L s/Gb) min=1.5(y 仁y2)/(y i/m)=1.5m n =1.5 x 1 x 0.8=1.2S=m/ L S/GB =1/1.2=0.833 ； NOG=1/(1-S)ln(1-S)y1/y2+S=3.06h= N OGx HOG=3.06 m 。2. 有一逆流填料吸收塔，塔徑為0.5m，用

23、純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械娜苜|(zhì)。入塔氣體量為100kmol/h, 溶質(zhì)濃度為 0.01 (摩爾分率)，回收率要求達(dá)到 90% ，液氣比為 1.5 ，平衡關(guān) 系y=x。試求：(1)液體出塔濃度； 測得氣相總體積傳質(zhì)系數(shù) Kya=0.10kmol/(m 3s)，問該 塔填料層高度為多少 ?提示： NOG=1/(1-S)ln(1-S)(y 1-mx2)/(y 2-mx2)+S答： y 1=0.01; y 2=y1(1- n )=0.01(1-0.9)=0.001L/G=(y1-y2)/x 1,x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.01-0.001)/1.5=0.0062HOG=G/Kya=100/(0.

24、785 x 0.5 x 3600)/0.1=1.415 mN OG=1/(1-S)ln(1-S)y1/y 2+S; S=m/(L/G)=1/1.5=0.667N OG=4.16; h=H OGxNOG=1.415x4.16=5.88 m。3. 用水作為吸收劑來吸收某低濃度氣體生成稀溶液(服從亨利定律)，操作壓力為850mmHg，相平衡常數(shù) m=0.25,已知其氣膜吸收分系數(shù) kG=1.25kmol/(m 2.h.atm)，液 膜吸收分系數(shù)k l= 0.85m/h/，試分析該氣體被水吸收時(shí)，是屬于氣膜控制過程還是液膜 控制過程?答： m=E/P 二 E=mP=0.2X 850/760=0.28(

25、大氣壓)3是稀溶液 H = p s/Ms.E =1000/(0.28 x 18)=198.4(kmol /(m .atm) 根據(jù) 1/K g =1/k g+1/(Hk l ); 即 1/ K g =1/1.25 + 1/(198.4 x 0.85) k g kG =1.25 kmol/(m.h.atm);因此，是氣膜控制過程。4. 在總壓P= 500 kN/m2、溫度t = 27E下使含CG3.0 % (體積)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(jì)算以CO的分壓差表示的傳質(zhì)總推動力。 已知：在操作條件下，亨利系數(shù)E= 1.73 x 105kN/mi,水溶液

26、的密度可取1000kg/m3，CO的分子量 44。答：氣相主體中CO的分壓為p=500X 0.03=15 kN/m與溶液成平衡的CO分壓為：p*=Ex對于稀溶液：C=1000/18=55.6kmol/mCO 2 的摩爾數(shù) n = 370/(1000 X 44)=0.00841-4x n/C=0.00841/55.6=1.513 X 10 p*=1.73 X 105X 1.513 X 10-4=26.16 KN/m2; v p*p； 于是發(fā)生脫吸作用。以分壓差表示的傳質(zhì)推動力為 p= p*-p =11.16 kN/m 25. 在直徑為0.8m的填料塔中,用1200kg/h的清水吸收空氣和SO混合

27、氣中的SO,混合氣 量為1000n(標(biāo)準(zhǔn))/h ,混合氣含SO1.3 % (體積),要求回收率99.5 %,操作條件為20C、 1atm,平衡關(guān)系為y=0.75x,總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya= 0.055kmol/(m .s.atm)，求液體出口濃度 和填料高度。答：已知：ILO帥 程-也(仕/h (-1 OUONn 3/hy 1=0.013 =0.995 x 2=0 y e =0.75x3K ya=0.055 kmol/(m .s.atm)Ls =1200/(3600 X 18)=0.0185 kmol/sGb=PV/RT=G/22.4=1000/(22.4 X 3600)=0.0124kmol/

28、sv為低濃度吸收 (L/G)=0.0185/0.0124=1.49X1 =(G/L)(y 1-y 2)+x 2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868;y2=y1- )=0.013(1-0.995)=0.000065v Z = HOgXN og 而 NO)G=(y 1-y 2)/ Ym y1 =y1-y 1*=0.013- 0.75 X 0.00868=0.006490 ; y2= y 2-y 2*=0.000065-0=0.000065 ym=( y1- y2)/ln( 屮/ y2)=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)=0.

29、001396Nog=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266HOg= G/ (K y aQ)= G/(P K ghQ) 0.0124/(0.785 X 0.8 X 0.8 X 0.055) =0.449(m) Z= 9.266 X 0.449=4.2m6. 在常壓填料吸收塔中，用清水吸收廢氣中的氨氣。廢氣流量為2500m/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，廢氣中氨的濃度為15g/m3，要求回收率不低于98%。若吸收劑用量為3.6卅/h，操作條件 下的平衡關(guān)系為丫=1.2X，氣相總傳質(zhì)單元高度為0.7m。試求：1.塔底、塔頂及全塔的吸 收推動力(氣相)；2.氣相總傳質(zhì)單元數(shù)；3.總填料層高

30、。答：y 1=15/17/ (1000/22.4 ) =0.01977kmolNHa/kmol B+NH3丫 1=y/(1-y 1)=0.01977/(1-0.01977) =0.02017kmol NH3/kmol B-4丫 2=0.02017(1- 0.98)=4.034 X 10V=2500/22.4 X (1 -0.01977)=109.4kmol B/hL=3.6 X 1000/18=200kmol B /h全塔物料衡算Ls(X1-X2)=Vb(Y1-Y2)200(X 1-0)=109.4(0.02017- 4.034 X 10-4)得 X 1=0.01081 丫1=丫-丫1*=0.

31、02017- 1.2 X 0.01081=0.0072 ; 丫2=丫-丫2*=0.0004034 Ym=(0.0072-0.0004034)/l n(0.0072/0.0004034)=0.00235N og=(Y1-Y2)/ Ym =(0.0201-0.0004304)/0.00235=8.34H = HOg XNog=8.34 X 0.7 =5.84m7. 用填料塔從一混合氣體中吸收所含的苯。混合氣體中含苯5 % (體積%)，其余為空氣,要求苯的回收率為90%(以摩爾比表示)，吸收塔為常壓操作，溫度為25C，入塔混合氣 體為每小時(shí)940標(biāo)準(zhǔn)m ，入塔吸收劑為純煤油，煤油的耗用量為最小耗用量

32、的 1.5倍, 已知該系統(tǒng)的平衡關(guān)系=0.14X (其中丫、X為摩爾比)，已知?dú)庀囿w積傳 質(zhì)系數(shù)Kza = 0.035kmol/(m .s)，純煤油的平均分子量 Ms = 170,塔徑D= 0.6m。試求：(1)吸收 劑的耗用量為多少kg/h? (2)溶液出塔濃度X1為多少？( 3)填料層高度Z為多少m?答： n =90%, y i=0.05,Y i=yi/(1-y 1)=0.05/(1-0.05)=0.05263; Y2=Y(1- n )=0.0052630=940/22. 4=4L 96 kmol/hG b =G(1-y i)=41.96(1-05J =39+ 8? )=0.00741No

33、g=(Y 1-Y2)/ Ym =3.163 K ya = G/ hXNoc =142.1/1.2 X 3.16 =37.42kmol/ (m h)方法 2. A=Ls /G B/m=1.244/0.526=2.365N o=A/(A- 1) X ln(1 -1/A)(Y 1-mX)/(Y 2-mX)+1/A=2.365/1.365 X ln(1 -1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365=3.16 K Ya= 37.42kmol/(m 3.h)9. 某填料吸收塔，用清水除去氣體混合物中的有害物質(zhì)，若進(jìn)塔氣中含有害物質(zhì)5% (體積% ,要求吸收率為90%氣體流率為32kmo

34、l/(m2.h)，液體流率為24kmol/(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. y)，該塔在常壓下逆流等溫操作。試求：(1) 塔底排出液的組成；(2)所需填料層高度。注：可用摩爾分率代替摩爾比進(jìn)行計(jì)算。* 答* y 1=0.05; y2=(1-n )y 1=(1- 0.90) X 0.05=0.005x 1=G(y1-y 2)/L=32(0.05-0.005)/24=0.06 Lmin=L/1.5=24/1.5=16 kmol/(m 2 h)x 1*=G(y1

35、-y 2)/L min=32(0.05-0.005)/16=0.09; m=y1/ x 1*=0.05/0.09=0.556 ym=(y 1-y 1*)-( y 小 2*)/ln(y1-y 1*)/( y 2-y 2*)=(0.05- 0.556 X 0.06)-0.005)/ln(0.05-0.556 X 0.06)/0.005)=0.01164/1.202=0.00968N o=(y i-y 2)/ ym=4.65H G=G/kya=32/3600/0.06=0.148 mH o=HG+SH=l4+(mG/L)XHL =0.148+0.556 X 32/24 X 0.44=0.474 mh

36、=H oGXNog=0.474 X 4.65=2.20 m。10. 一常壓逆流吸收塔，塔截面積為0.5m2,填料層高為3m。用清水吸收混合氣中的丙酮(分 子量為58)，丙酮含量為5%(體積)，混合氣流量為1120Nmh。已知在液氣比為3的條件 下，出塔氣體中丙酮含量為0.005 (摩爾分率)。操作條件下的平衡關(guān)系為 y=2x。試求：(1)出口液體中的丙酮含量(質(zhì)量分率)； 氣體體積總傳質(zhì)系數(shù) a(kmol/(m3.s)； 若填料增高3米，其他操作條件不變，氣體出口的丙酮含量為多少？* 答* L/G=(y 1-y 2)/x 1, x 1=(y 1-y 2)/(L/G)=(0.05-0.005)/

37、3=0.015a=(0.015 X 58)/18=0.0483 S=m/(L/G)=2/3=0.667NHHo=1/(1-S)I n(1-S)y1/y 2+S=4.16OG=h/NoG=3/4.16=0.721 mOC=G/KaG=1120/(22.4 X 3600X 0.5)=0.0278 kmol/(m 2. s；3ya =G/Hog=0.0385 kmol/(m s)h =3+3=6 m, Hog不變,S不變N og =ho(/HoG=6/0.721=8.32N og =1/(1-S)ln(1-S)y1/y 2 +S; y 2=0.0011。11. 在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%

38、 (體積)的空氣-氨混合氣中的氨，已知混合氣量為2826Nmh，氣體空塔速度為1m/s (標(biāo)準(zhǔn)狀)，平衡關(guān)系為丫=1.2X (摩爾比)氣 相體積總傳質(zhì)系數(shù)Kya為180kmol/(m3.h. Y),吸收劑用量為最小用量的1.4倍，要求吸 收率為98%試求：(1)溶液的出口濃度X (摩爾比);氣相總傳質(zhì)單元高度Hog和氣相總 傳質(zhì)單元數(shù)Nog (3)若吸收劑改為含NH為0.0015 (摩爾比)的水溶液，問能否達(dá)到吸收 率98%勺要求？為什么？* 答* Y1=y(1-y 1)=0.05/0.95=0.05263; 丫 2=丫 (1- n )=0.05263(1-0.98)=0.001053X 2=

39、0; X 1*=丫/1.2=0.05263/1.2=0.04386X 1= X1*/1.4=0.03133 A 丫1=丫-丫1*=0.05236- 1.2 X 0.03133=0.01503 Y=Y=0.001053A Ym=( A 丫- A Y)/In( A 丫 A 72)=0.005258N。=(丫1-丫2)/ A 丫=9.812G=2826(1- 0.05)/(22.4 X (2826/3600/1) =152.7 kmol /(m h)H o=G/Kya=152.7/180=0.848 m Ls/Gb=(Y1-Y2)/X 1=1.646,所以 S=1.2/1.6461操作線將在塔頂位置

40、與平衡線相交(當(dāng)塔高為無窮高時(shí))，. *今:X2=0.0015,Y2=1.2 X 0.0015=0.0018故最大可能回收率 n =(丫1-丫2)/丫 1=(0.05263-0.001 8)/0.05263=96.5%98%,即達(dá)不到吸收率98%勺要求。12. 在常壓填料逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中的氨，混合氣量為2000riVh,其中氨的流量為160nVh，出口氣體中的氨流量為4nVh(均系操作溫度20C下的體積)，平衡關(guān)系 為丫=1.5X,傳質(zhì)系數(shù)K/=0.45kmol/(m 2.h. A y),(均按摩爾比表示)，試求：(1)吸收率n為多少？若吸收劑用量為最小用量的1.2倍時(shí)，求溶

41、液的出口濃度。 已知塔徑為1.2m,內(nèi) 充25X 25X3的亂堆填料拉西環(huán)，填料有效比表面積約 200nT/m3,求填料層高度。(3)若使 V、丫、n、X不變，而使吸收劑改為含氨0.1% (mol%的水溶液時(shí)，填料層 高度有何變 化(K可視為不變)。* 答* Y 1=160/(2000-160)=0.08696; 丫 2=4/(2000-160)=0.00217 n =(丫1-丫2)/丫 1=(0.08696-0.00217)/0.08696=0.975=97.5% s/Gb) min=(Y1-Y2)/X 1=(丫1-丫2)/(丫 m) =1.5 X 0.975=1.4625 s/Gb =1.

42、2(L s/Gb) min = (Y1-Y2)/X 11=X*/1.2=Y 1/m/1.2=0.08696/1.5/1.2=0.0483(LLX S=m/(L/G)=1.5/(1.2 X 1.4625)=0.8547N oG=1/(1-S)l n(1-S)Y1/Y2+S=13.07G=(1840 X 273/293)/(22.4 X 0.785 X 1.2 2)=67.7kmol/(m 2h)H oG=G/Kya=67.7/(0.45 X 200)=0.752 mh=N ogXHog=13.07 X 0.752=9.83 m X2=0.001, X 仟0.001NOg =1/(1-S ) In

43、(1-S )(Y 1-mX)/(丫 2-mX)+s =18.84 S=1.5/(L/G),(L/G) =(Y 1-Y2)/(X 1-X2 )=1.793S =1.5/1.793=0.8368H og不變;.h =Ndg XHog=18.84 X 0.752=14.17 m h=h -h=14.17-9.83=4.34 m。13. 有一座用油吸收煤氣中苯蒸汽的吸收塔，已知煤氣流量為2240 (標(biāo)準(zhǔn)m/h )，入塔氣體中含苯4%，出塔氣體含苯0.8 % (均為體積分率)，進(jìn)塔油中不含苯，取液體用量L=及 L (kmol/h )； 冷5 .為增 L為多少1.4L/min ,已知?dú)庖浩胶怅P(guān)系為 Y=

44、0.126X。求：1.吸收率n ； 2.求 扁3.求液體出塔組成 X1 (kmol苯/kmol油)；4 .求吸收的對數(shù)平均推動力 大液體噴淋量，采用部分循環(huán)流程，在保證原吸收率情況下，最大循環(huán)量(kmol/h ) ?并示意畫出帶部分循環(huán)和不帶循環(huán)的兩種情況下的操作線。本題目有題圖：titu097.bmp* 答*1. n= (丫1-丫2)/丫1 丫 2y2 丫 1=y1/(1-y 1)=0.04/(1-0.04)=0.0417n =(0.0417-0.008)/0.0417=80.8%b=100(1- kmoI/h2. C=2240/22.4=100 kmol/h(L/G)LLmin =(Y 1

45、-Y2)/(X 1-0) =(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126-0)0.102min s =1.4L min =13- 7 kmol/hLs /G b=(Y1-Y2)/(X 1-0)=13.7/96=0.1431 =(0.0417-0.008)/(L/G)=0.24 丫1=丫1*=0.0417 - 0.126 X 0.24=0.01146，Y 2=0.008 Ym =( y1- y2)/ln( y2)=0.00346 /ln(0.01146/0.008)=0.00963部分循環(huán)，入口液量為(L+L)，入塔濃度為Xa ，在最大L下，X 處在最大。(L/G) max =(0.

46、0417-0.008)/(X1-X2)X 2 * =丫2/0.126 =0.008/0.126=0.0635( (L +Ls )/G) max =(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191/. Ls max =0.191 X 96-1L max =LSmax /(1-X 1)=4.64/(1-。M 我 1 命心丨門14. (15分)欲用填料塔以清水逆流吸收混合氣中有害組分A。已知入塔中A組分y1=0.05(摩爾分率,下同)，要求回收率為90%平衡關(guān)系：y=2x , Hog=0.8米。采用液氣比為 最小液氣比的1.5倍。試求：(1)出塔液體濃度；(2)填料層高度；(3)

47、若入塔A組分濃 度y1=0.1，其它設(shè)計(jì)條件不變?，F(xiàn)改用板式塔，問理論板數(shù)為多少 ？* 答*/x 1=0 , (L/G) min=mnL/G= B (L/G) = B mn =1.5 x 2x 0.9=2.7x 1=G/L(y 1-y2)=G/L n y1=1/2.7 x 0.9 x 0.05=0.0167 1/A=mG/L=2/2.7=0.741, x 2=0 時(shí)N o=1/(1-1/A)L(1-1/A)(1/(1- n )+1/A=1/(1-0.741)L(1-0.741)(1心-0.9)+0.741=4.65 H=HgxNo=0.8 x4.65=3.71 m, y =yi (1- n )=0.1 x 0.1=0.01x 0.9 x 0.1=0.0333 t X2=0 , n =0.92)=1/2.7(y-0.01) =0.0666; =0.04193; =0.0236; =0.0101;x 1 =G/L n 屮=1/2.7 平衡線方程：y=2x 操作線方程:x=G/L(y-y -x 1xxx=0.0333 , y=0.02096 , y =0.01182 , y=0.00505 , y-y2,則為4塊理論板。15.15分)在直徑為0.8m的填料塔中，用1200kg/h的清水吸收空氣和 SQ混合氣中的 SO,混合氣量為