第四部分氣體吸收 物理課后練習(xí)題

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(guò)程。理吸收操作是一組分通過(guò)另一停滯組分的單包

擴(kuò)散。

2.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

達(dá)不到要求的吸收分離效果。

3.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。

4.若吸收劑入塔濃度X2降低，其它操作條件不變，則出口氣體濃度降低。

5.含SCh為10%（體積）的氣體混合物與濃度c為0.02kmol/n?的SO2水溶液在

一個(gè)大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關(guān)系為p*=1.62c（大氣壓），則

SO2將從氣相向液相轉(zhuǎn)移。

6.含SO2為10%（體積）的氣體混合物與濃度c為0.02kmol/n?的SO?水溶液在

一個(gè)大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關(guān)系為p*=1.62c（大氣壓），以氣相

組成表示的傳質(zhì)總推動(dòng)力為0.0676atm大氣壓。

7.總傳質(zhì)系數(shù)與分傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系為l/KL=l/kL+H/kG,其中1/kL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(guān)系為l/KL=l/ki>H/kG,當(dāng)氣膜阻力H/kG

項(xiàng)可忽略時(shí)，表示該吸收過(guò)程為液膜控制。

9.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(shuō)

明該氣體為難溶氣體。

10.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值很小，說(shuō)

明該氣體為易溶氣體。

4

11.低濃度氣體吸收中，已知平衡關(guān)系y*=2x,k：<a=0.2kmol/m\s,kya=2x10

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(jìn)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yi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

Lt。

16.脫吸因數(shù)S可表示為mV/L,吸收因數(shù)A可表示為L(zhǎng)/mV。

17.脫吸因數(shù)S在Y-X圖上的幾何意義是一平衡線斜率與操作線斜率之比。

18.在逆流解吸塔操作時(shí)，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(duì)液膜控制系統(tǒng)，氣體出口組成將增加O

19.在逆流解吸塔操作時(shí)，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(duì)液膜控制系統(tǒng)，液體出口組成將減少。

20.吸收過(guò)程物料衡算時(shí)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)o

21.在氣體流量、氣體進(jìn)出口壓力和組成不變時(shí)，若減少吸收劑用量，則傳質(zhì)推

動(dòng)力將減小C

22.在氣體流量、氣體進(jìn)出口壓力和組成不變時(shí)，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(jìn)出口壓力和組成不變時(shí)，若減少吸收劑用量，則設(shè)備費(fèi)

用將增加o

24.對(duì)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(duì)一定操作條件下的填料塔，如將填料層增高一些，則塔的NOG將增加。

26.如果一個(gè)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(jìn)出口濃

度差(Y.Y2)將等于塔內(nèi)按氣相組成表示的平均推動(dòng)力O

27.氣體吸收計(jì)算中，表示設(shè)備(填料?)效能高低的一個(gè)量是傳質(zhì)單元高度，

而表示傳質(zhì)任務(wù)難易程度的一個(gè)量是傳質(zhì)單元數(shù)。

28.單向擴(kuò)散中飄流因A>lo漂流因數(shù)可表示為先猛，它反映由于總體

流動(dòng)使傳質(zhì)速率比單純分子擴(kuò)散增加的比率。

29.一般來(lái)說(shuō)，兩組份的等分子反相擴(kuò)散體現(xiàn)在精馀單元操作中，而A組份通過(guò)

B組份的單相擴(kuò)散體現(xiàn)在吸收操作中。

3().板式塔的類型有泡罩塔、浮閥塔、篩板塔(說(shuō)出三種)；板式塔從總

體上看汽液兩相呈接觸，在板上汽液兩相呈」接觸。

30.分子擴(kuò)散中菲克定律的表達(dá)式為（華，氣相中的分子擴(kuò)

az

散系數(shù)D隨溫度升高而—增大—（增大、減?。S壓力增加而—減小—（增大、

減小）。

31.易溶氣體溶液上方的分壓小，難溶氣體溶液上方的分壓

±,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(huì)繼續(xù)進(jìn)行。

32.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(dòng)程度，傳質(zhì)速率將增大。

33.吸收的逆過(guò)程稱為________解吸______________________o

34.對(duì)于低濃度氣體吸收，其氣、液相平衡關(guān)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(dāng)物系一定時(shí)，亨利系數(shù)E隨系統(tǒng)的溫度而變化，通常溫度升高,E值*

37、吸收塔的操作線斜率為液氣比Ls/VB,斜率越大，操作線

平衡線，則各截面上吸收推動(dòng)力增大O

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,而氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG.恪不變，

氣體出口濃度Va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(guān)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(jìn)行吸收操作，傳質(zhì)阻

力主耍存在丁液相中:若增大液相湍動(dòng)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，則氣體出塔濃度丫2將減

小;溶質(zhì)A的吸收率將增大；若系統(tǒng)的總壓強(qiáng)升高，則亨利系數(shù)

將不變，相平衡常數(shù)將減小。

41.若某氣體在水中的恒里面系數(shù)E值很大，說(shuō)明該氣體為。難溶氣體,

該吸收過(guò)程為液膜控制過(guò)程。

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(shí)，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(shí)，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(shí)，下列哪些情況將發(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(wú)關(guān)。

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(dāng)吸收因數(shù)A<1且填料為無(wú)窮高時(shí)，氣液兩相將在（B）

達(dá)到平衡。

A塔頂B塔底C塔中部D塔外部

42

12.某吸收過(guò)程，已知ky=4x1（）/kmol/nRs,kA=8x1（）kmol/m.s,由此可知該

過(guò)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.在吸收操作中，若CM>Ci-C,則該過(guò)程為A。

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，口液相組成差表示的吸收塔某一截面上的總推動(dòng)力為

Ao

A.X*-XB.X-X*C.Xi-XD.X-Xi

14.、某吸收過(guò)程中溶質(zhì)與吸收劑之間有明顯的化學(xué)反應(yīng)，稱之為（C）o

A：物理吸收B：?jiǎn)谓M分吸收C：化學(xué)吸收D：非等溫吸收2、

15.為使脫吸操作易于進(jìn)行，通?？刹捎茫ˋ)

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CO2B：用水吸收HzC：用水吸收氨氣D：用水吸收02

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(guò)程稱為（B)

A：蒸儲(chǔ)B：解吸C：萃取D：過(guò)濾

19、氣體在同一種溶質(zhì)中的溶解度隨溫度的升高而（)

A：增大B：減小C：不變D：兀關(guān)

20、吸收操作過(guò)程氣、液相平衡關(guān)系符合（C)

A：拉烏爾定律B：費(fèi)克定律C：亨利定律D：傅立葉定律

21、下述說(shuō)法中正確的是（)

A：用水吸收氨屬于難溶氣體的吸收，為液膜阻力控制

B：常壓下用水吸收二黛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?yàn)榫哂兄械热芙舛鹊臍怏w吸收，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y尸0.06,要求出塔氣體濃度y2=0.008,則最小液氣比為（A）.

A：1.733B：2.733C：1D：無(wú)法確定

23、在吸收傳質(zhì)過(guò)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(guān)系，

若要進(jìn)行吸收操作，則應(yīng)控制（A）

A：PA>PA*B：PA=PA*C：PA<PA*D：PA<pA*

24、吸收速率方程中，吸收系數(shù)為KY時(shí)，其對(duì)應(yīng)的傳質(zhì)推動(dòng)力為（A）

A：Y-Y*B：y-y*C：p-p*D：C-C*

25、常壓下用水逆流吸收空氣中的CO2,若增加水的用量，則出口氣體中CO2的

濃度將（B）

A：增大B：減小C：不變D：不能確定

26、吸收過(guò)程相際傳質(zhì)的極限是（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(qiáng)相等。

C：相互接觸的兩相之叵溫度相等。

D：相互接觸的兩相之間達(dá)到相平衡的狀態(tài)。

27、難溶氣體的傳質(zhì)阻刀主要集中在（B）。

A：氣膜一側(cè)B：液膜一側(cè)C：相界面上D：液相主體中

28、在吸收操作中，吸收的推動(dòng)力是（B）

A：溫度差B：濃度差C：氣液相平衡關(guān)系D：壓力差

29、某低濃度逆流吸收塔在正常操作一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)氣體出口含量y2增大，原

因可能是CO

A.氣體進(jìn)口含量yl下降B.吸收劑溫度降低

C.入塔的吸收劑量減少D.前述二個(gè)原因都有/

30、根據(jù)雙模理論，在氣液接觸的和界面處一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.氣相組成與液柱組成大小不定

31、根據(jù)雙膜理論，當(dāng)被吸收組分在液相中溶解度很小時(shí)，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(kuò)散中飄流因子A。

A>1B<1C=1D不一定

33、已知SCh水溶液在三種溫度ti、t2、t3下的亨利系數(shù)分別為Ei=0.0035atm、

E2=0.011atm、E3=O.OO625atm,則A。

AIl<l2BI3>l2CU>l2D13Vli

34、逆流操作的吸收塔，當(dāng)吸收因素A<1且填料為無(wú)窮高時(shí)，氣液兩相將在

B達(dá)到平衡。

A塔頂B塔底C塔中部D不確定

35、對(duì)?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將C,

NOG將A°

A增大B減小C不變D不能判斷

36、吸收塔的設(shè)計(jì)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(dòng)力A,傳質(zhì)單元數(shù)B,傳質(zhì)單元高度C,所需填料層高度

Bo

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NH3,當(dāng)水泵發(fā)生故障上水量減少時(shí)，氣相總傳

質(zhì)單元數(shù)NOGA

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。（N）

2、脫吸因數(shù)S的表達(dá)式為L(zhǎng)/mV。（x）

3、用水吸收H?屬于液膜吸收"（7）

4、吸收過(guò)程中，當(dāng)吸收操作線與平衡線相切或相交時(shí)，吸收劑用量最少，吸收推

動(dòng)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(guān)系是石=贄。（4）

8、費(fèi)克定律描述的是分子擴(kuò)散速率基本規(guī)律。（4）

9、等分子反扣擴(kuò)散適合于描述吸收過(guò)程中的傳質(zhì)速率關(guān)系。（x）

10、當(dāng)填料層高度等級(jí)G傳質(zhì)單元高度HOG時(shí)，則該段填料層的傳質(zhì)單元數(shù)NOG

=lo（Y）

11、在液相中，若溫度提高1倍，粘度不變，則擴(kuò)散系數(shù)D增大1倍。（7）

12、當(dāng)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。

（x）

13、漂流因數(shù)反映分子擴(kuò)散對(duì)傳質(zhì)速率的影響。（x）

14、對(duì)流擴(kuò)散就是渦流擴(kuò)散。（x）

15、計(jì)算填料吸收塔時(shí)，其NOG的含意是傳質(zhì)單元高度。（x）

16、工業(yè)上的吸收是在吸收塔中進(jìn)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(dòng)力。（4）

17、吸收操作時(shí)，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(duì)于逆流操作的填料吸收塔，當(dāng)氣速一定時(shí)，增大吸收劑的用量，則出塔溶

液濃度降低，吸收推動(dòng)刀增大。（4）

19、溶解度系數(shù)H值很大，為易溶氣體。（7）

四、簡(jiǎn)答題

1、吸收傳質(zhì)中雙膜理論的基本論點(diǎn)有哪些？

答：雙膜理論的基本論點(diǎn)為：①吸收時(shí)，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(dòng)。吸收過(guò)程中溶質(zhì)以穩(wěn)定的分

子擴(kuò)散的方式從氣相主體連續(xù)通過(guò)此兩層停滯膜而進(jìn)入液相主體。②在相界面上

兩相互成平衡狀態(tài)，不存在吸收阻力。③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(dòng)，各點(diǎn)濃度均一，不存在濃度差。

2、吸收速率方程有哪些表達(dá)方式？（以總吸收系數(shù)表示）

答：吸收速率方程的表達(dá)式有?：

NA=KY（Y-Y*）=Ky（y?y*）=Kx（X*-X）=KZ（%*-%）=KG（p-p*）

=Ki.（C*-C）

3、請(qǐng)寫出亨利定律的幾種表達(dá)形式，并說(shuō)明它們的適用場(chǎng)合。

答：亨利定律的表達(dá)式為：p；=fx=￡、y=fwc

H

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(yīng)采取哪些措施？

答：（1）增大湍動(dòng)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(dòng)力增大。

5、填料吸收塔由哪幾部分構(gòu)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(jìn)出口裝

置構(gòu)成。

6、歹U出你所知道的填料種類。

答：拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、0網(wǎng)環(huán)、弧鞍形、矩鞍形、波紋填料、。環(huán)、鞍形

網(wǎng)等

7、什么叫液泛現(xiàn)象？

答：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，塔內(nèi)液體迅

速積累而達(dá)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(qǐng)說(shuō)明填料吸收塔中設(shè)置液體再分布器的作用。

答：填料吸收塔中每隔一定距離設(shè)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(duì)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(shí)，欲達(dá)到分離要求需填

料層高度（或理論塔板數(shù)）無(wú)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(huì)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。

10、物理吸收與化學(xué)吸收的主要區(qū)別在哪里？

答：物理吸收，主要是物理溶解過(guò)程，是可逆過(guò)程，熱效應(yīng)較小，吸收效率也低。

化學(xué)吸收，是化學(xué)反應(yīng)過(guò)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(yīng)，

一般為不可逆過(guò)程，熱效應(yīng)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(shuō)明。

答：當(dāng)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(shí)（p>

P）,發(fā)生吸收過(guò)程，反之，當(dāng)P<P時(shí)，發(fā)生解吸過(guò)程。顯示在相圖中，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(dāng)溶質(zhì)氣體A為易溶氣體時(shí)，m值較小，1/K=l/k+m/k,1/KR/k,

此時(shí)為氣膜控制吸收。因?yàn)镵,所以關(guān)鍵是提高氣相傳質(zhì)分系數(shù)k。

增大湍動(dòng)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(dāng)氣體為難溶氣體時(shí)，m值較大，1/K=l/k+l/k,1/K-l/k,此時(shí)

為液膜控制吸收。因?yàn)镵。k,所以關(guān)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(shuō)明填料吸收塔由哪幾個(gè)主要部分組成？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(jìn)出口裝置

流向：混合氣由塔底進(jìn)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(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(huì)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(rùn)濕；

(5)、可適當(dāng)增加填料層高度。

五、計(jì)算題

1某填料塔用水吸收混合氣中丙酮蒸汽?；旌蠚饬魉贋閂=16koi/(〃?〃/),操作

壓力P=101.3kPao已知容積傳質(zhì)系數(shù)k,a=64.6Z〃7〃/(/w〃3),

kLa=\6.6krnol/(h-,相平衡關(guān)系為"4=4.62(式中氣相分壓的單位是

kPa,平衡濃度單位是/)。求：容積總傳質(zhì)系數(shù)K4及傳質(zhì)單元高度”也；

解：由亨利定律

P=Ex=He=HCMxy=mx

462

m=HC/P=-----c..=0.0456c,”

mM101.3w屈

y

kxa=kLacM=16.6%hnol!h?m

in0.0456c____....

---=--------M-=2.75x1i0n3h-in3/kmol

k/16.6c%

1m

+一+2.75xlO-3=0.0182/??m3/kmol

KJak?ak?a'64.6

K、a=54.9公〃?！???m

V16

HOG=0.291(〃?)

Ka54.9

（1）液相阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)為:

m/ka2.75x10-3

=0.151=15.1%

MKva~0.0182

2、低含量氣體逆流吸收，試證:

L

式中Ay=y-八為塔底的吸收推動(dòng)力；勺2=%-當(dāng)。為塔頂?shù)奈胀苿?dòng)

力。

證明：由物料衡算得：

V、

+7（/）'_為）

XJ

低濃度吸收久=nix

mV

線=皿2+---(y-y)

L2

…小一篇

7九y-fnx--(y-y)

2/-2

產(chǎn)dy

J*八mV,mV、

(1一--)}J+(—為一〃巴)

LaL

八mVxmV

(1--—)yi+--y2-〃優(yōu)2

），2一點(diǎn)2

L(xi-x2)=V(yl-y2)

mVmV

—M--—/+mxz=

LL

得

3、某填料吸收塔用含溶質(zhì)/=0。002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?jǐn)?shù)x=0.01回收率可達(dá)〃=。.90。已知物系的

平衡關(guān)系為y=2x。

今因解吸不良使吸收劑入口摩爾分?jǐn)?shù)升至吊=0.00035，試求:

（1）可溶組分的回收率/下降至多少？

（2）液相出塔摩爾分?jǐn)?shù)X；升高至多少？

解：(1)y2=(1-7；)=0.01x(1-0.9)=0.001

7=7TV=t=0-667

xr1.r/I1x)']-mx,L1.

N°G=—rln[(l--)^----+-]

]_'Ay2-mx2A

A

1.八-0.01—0.0002x2八“F…

=--------ln[I(ZlI-0.667)----------------+0.667]=5.38

1-0.6670.001-0.0002x2

當(dāng)々上升時(shí)，由于，不變，“OG不變

=也不變，即

uc。1,八/6'001一800035x2八=十

5.38=--------Inr/11-0.667)----------------+0.667

1-0.667y-0.00035x2

y；=0.0013

,=2^1=0.01-0.0013=087

y0.01

（3）物料衡算

V（M-＜）=3-吊）

V

4=彳（力—反）+石

二gX（0.01-0.0013）+0.00035=0.00325

4、有一填料吸收塔，在28c及101.3kPa,用清水吸收200m3/h氨-空氣混合氣

中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均為摩爾％）。填料塔直徑為0.8m,填料

層體積為3m3,平衡關(guān)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8（）%時(shí)，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(huì)發(fā)生液泛）

姆-=0.05263

解：（1）

1-0.05

200273

惰性氣體流量V—____x____x(1—0.05)=7.696〃?！ā?/p>

-22.4301

0,05263=0,0376

X；4X,=0.80X；=0.0301

m1.4

9*=7.69x805263-。.oom=〃人

X}-X0.0301-0

\Y；=Y}-niX,=0.05263-1.4x0.0301=0.01046

AK；=y2=0.0004

=0.00308

M=3

〃V(Y,-Y.)7.69x(0.05263-O.(XXM)…

-K%QA%-38.5x0.785xO.82xO.OO3O8

3

該塔現(xiàn)有填料層高度Z==6m

0.785x0.8

因?yàn)閦〉z(mì)所以該塔不適合。

（2）吸收劑用量增大10%時(shí)

廠=1.1x13.34=14.67??！?/p>

,,,V(K-Y)7.69X(0.05263-0.00C4)…

I'=———絲2=---------------------=1l4zl.67癡〃萬(wàn)

x；'_xX；-0

X；'=0.0274

△4'二匕—mX：=0.05263-1.4x0.0274=0.01424

^Y：=Y2=0.0004

M'="嘿給=。.87

In--------

0.0004

”V(K-7,)7.69x(0.05263-0.0004)c“

K打OA片'38.5x0.785x0.82x0.00387

因?yàn)閦〃〈z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(jìn)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(guān)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（）.0033,求此時(shí)填料層高度為若干米？

解:（1）液氣比為最小液氣比的多少倍?

004=0.0417=00053=000533

x二1-0.04-1-0.0053

000128=0.01297

1-0.00128

L/昨上幺Jaw”.?：2.8Q4

xrx?0.01297-0

r,-y_y-y_-0.00533_

----------2--=----}-------2--------------------------------1o

X；-X2YJm0.041772.5

(UV)/=2.8()“=1286

則/2.18

(2)所需填料層高度？

Z=HOGXNOGS=mV/L=2.5/2.804=0.892

1皿O-S)/+S]

NOG

\-S

I,nt(1-°-892)s^+0-892]

1-0.892

=5.11

故Z=HOGxNOG=1.5x5.11=7.67"z

⑶此條件下的填料層高度。

[蓋=°s

N'QG=-ln[(l-S)4-^+5]

°。1-SY；-mX2

0,0417

=—!—ln[(l-0.892)-04-0.892]

1-0.8920.00331-0

=7.52

Z'=HocXN'DG=1.5X7.52=11.28〃?

6、某逆流操作的吸收者，用清水洗去氣體中的有害組分。己知該塔填料層總高

度為9m,平衡關(guān)系Y=1.4X,測(cè)得氣體進(jìn)、出口濃度Yi=0.（）3,￥2=0.002,液體

出口濃度Xi=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HOG,（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(yīng)增加多少？

解：（1）操作液氣比L/V；

（2）氣相總傳質(zhì)單元高度HOG,

因Z=HOGxNGS=/nV/￡=1.4/1.87=0.749

__1.L、Al勺r-

NOG~\^皿(1—5)—77-+S]

1-SY2-niX2

=―!—ln[(l-0.749)?！?一°+0.749]

1-0.7490.002-0

=6.004

故HOC=Z/NCC=9/6=1.5

(3)Z'-Z=?

由題意知r；=0.0015其它條件不變，貝JHOG=15不變

新情況下的傳質(zhì)單元數(shù)為:

NZG=」一ln[(l-S)乜二些"+S]

f

OGJSY'-mX2

0.03-0

=--------ln[(l-0.749)+0.749]

1-0.7490.0015-0

=6.98

,

Z=HOGXNOG=\.5X6.98=10.47/n/

Zf-Z=10.47-9=1.47/z?

7、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(guān)系

為Y=1.5X,塔頂X2=0,丫2=0.004,塔底Xi=0.008,Yi=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）由于法定排放濃度丫2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(jì)，問填料層應(yīng)加高多少？

解：（1）氣相總傳質(zhì)單元高度

Y；=1.5%,=1.5x0.008=0.012Y；=0

(匕-y；)-(Q-_(0.02-0.0)2)-0.004

△匕”=0.00577

V-Y*,0.02-0.012

In-

0.004

0.02-0.(XM

=2.77

-0.00575

H(7)C0=Z/LN/U”=4/2.77=1.44〃?

（2）操作液氣比為最小液氣比的多少倍

01、…二0.02-0.004=2

因?yàn)閄2=0,故

X「X0.008

(L/V._'一匕-02-0.004.

mmx；-X2YJm0.02/1.5

則0%/)「%2=L67

(3)Z'—Z=?

Y；=0.002y,=0.02X；=0則

-匕士=°位一°期=2

X；-X；X；

X；=0.009

所以Y；=1.5X；=1.5x0.009=0.0135

(Y-Y；)_(匕一}7)_(0.02-0.0135)-O.(X)2

}=0.00382

=vv?""=,0.02-0.0135

?*?—*?In_

In京京0.002

r,-K；0.02-0.002

=4.71

N￡A1-000382

Z'=HOGxN￡=1.44x4.71=6.78"2

所以Zr-Z=6.78-4=2.78〃z

8、在總壓P=5()()kN/m\溫度t=27℃下使含CO23.()%(體積分率)的氣體與含

CO2370g/m3的水相接觸，試判斷是發(fā)生吸收還是解吸?并計(jì)算以CO2的分壓差表

示的總傳質(zhì)推動(dòng)力。

已知：在操作條件下，亨利系數(shù)E^lhxQkN/n?,水溶液的密度可取1000kg/

m3,CO2的相對(duì)分子質(zhì)量為44.

【解】此題是考查對(duì)亨利定律是否能靈活應(yīng)用。主要是應(yīng)用亨利定律，計(jì)算

出與溶液相平衡的氣相分壓PA二再與氣相主體中CO2的分壓PA進(jìn)行比較，若

PA*<PA,則發(fā)生吸收現(xiàn)象；PA*=PA,則兩相平衡；PA*>PA,則發(fā)生解吸現(xiàn)象。

()37

由題意可知，c.=——=8.409x\0~3k/nol/nt

A44

對(duì)稀水溶液，C=1000/18=55.56初w//相3

c.8.409x10-3

乙=2=-----=1.514x1()7

C55.56

5

于是P；=EX4=1.73xl0x1.514x10^=26.19^

而氣相主體中CO2的分壓

pA=尸x3.0%=500X3.0%=15kpei

可見，P；>PA，故將發(fā)生解吸現(xiàn)象。

以分壓表示的總傳質(zhì)推動(dòng)力

△〃=〃；—/〃=26.18-15=11.18以

9、一逆流操作的常壓殖料吸收塔，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(shí)水的用量

為最小用量的1.5倍，平衡線的關(guān)系為尸x,氣相總傳質(zhì)單元高度為1.2m,試求

所需填料層高度。

【解】此題為典型的吸收設(shè)計(jì)型問題，涉及有關(guān)吸收計(jì)算的最基本的解題方法。

由最小液氣比入手，通過(guò)計(jì)算出實(shí)際的液氣比，找到脫吸因數(shù)，計(jì)算出傳質(zhì)單元

數(shù),最后確定整個(gè)塔高。

屬于低濃氣體吸收。

=3^(1-；；)=0.01x(1-80%)=0.002

出二券一券.券一線—°002

幽一0

m"1

.=1.5哈31.5X0.8=1.2

(1)平均推動(dòng)力法

首先需要求出吸收劑出塔時(shí)的濃度Xb,由全塔物料衡算得

0.01-0.002

)'廠_匕?―A—-4-0=0.00667

L/G"1.2

由△%=笫-tUxb=0.01-Ix0.00667=0.00333

nvc

△y0=yt,~a=0.002-ixo=0.002

0.00333-0.002

△%==0.00261

1連.0.00333

In--------

0.002

-0.01-0.002

NQG=3.065

0.00261

塔高h(yuǎn)-H(X.?Ng.=1.2x3.065=3.7/??

(2)吸收因數(shù)法

s3—=0.833

1.2

1ln[(l-S)當(dāng)二絲b+S]

N()C

\-Sys

—!—ln[(l-0.833)001-0+0.833]

1-0.8330.002-0

=3.06

此時(shí)塔高h(yuǎn)=”a;?N0G=1.2x3.06=3.7m

10、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(jìn)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(guān)系為y=2.5x,取

吸收劑用量為最小用星的1.2倍，試求：

(1)水溶液的出塔濃度；

(2)若氣體總傳質(zhì)單元高度為().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

ya=yh(\-n)=0.08x(l-98%)=0.0016

二%一"二券f=0.08—0.0016

4=2.45

G-一二一二一幽一0

]=L2(，m*L2x2.45=2.94

CrCJ

水溶液出塔濃度距=比'+%二"江”竺40=0.0267

'L/G"2.94

(2)要核算一個(gè)塔是否合用，較簡(jiǎn)單的方法是采用設(shè)計(jì)型的解題思路。即

求出完成吸收任務(wù)所需要的填料層高度h需，若h徜小于等于現(xiàn)有的填料層高度h,

則可以完成吸收任務(wù)，塔合用；否則，就不能完成吸收任務(wù)，塔不合用。

仍可采用平均推動(dòng)力法和吸收因數(shù)法。

布平均推動(dòng)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(gè)濃度都已得到，則

△)7,=%-叫,=0.08-2.5x0.0267=0.0133

A"=”—叫=0.0016-2.5x0=0.0016

△)%一△”0.0133-0.0016

=0.00552

h曲in鴻

包0.0016

二?一"二0?08-O.OOIGnso

NQG

0.00552

塔高h(yuǎn)=HOG?NOG=0.8x14.20=11Am

3吸收因數(shù)法

S=*益35

2白初一)吉會(huì)+si

1

ln[(l-0.85)。於一。+0.85]

1-0.850.0016-0

=14.15

此時(shí)h=Hoc?N”=0.8x14.15=11.3小

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(jìn)塔氣中含有害物質(zhì)

5%(體積分率分要求吸收率為90%,氣體流率32kmol/(m2.h),液體流率為24

kmol/(nr-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

3

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-s-Ay),

該塔在常溫下逆流等溫操作。試求：

(1)塔底排出液的組成；

(2)所需填料層高度。

【解】屬于低濃氣體吸收。

(1)x,=片(1一〃)=005x(l-90%)=0.005

”一"?廠_0-05-0.005

出塔液相組成+0=0.06

L/G“24/32

A1.5(A)=1.5

(2)=片一”

mn

GG江—x

人a

m

0.05-0.005

即紋⑶

320.05八

------()

m

所以加=0.556

°mG0.556x32

有3=---=----------

L24

心=會(huì)皿…)&+S]

I—3

1ln[(l-0.74)^^+0.741=4.64

1-0.74

由于題中并未給出氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)kYa,而是給出了氣相分體積傳