气体吸收.docx

气体吸收一、填空题每空1分1、吸收操作线位于平衡线的 上方 （上方或下方）。2、吸收操作能够进行的条件是Y Y*，解吸操作能够进行的条件是Y BA_；因为_在压强一定时，C的溶解度最大，B 次之，A最小_。23、解吸时溶质由_液相_向_气相_传递。24、对低浓溶质的气液平衡系统，当系统温度增加时，其溶解度系数E将_增大_。而气相分压不变，当系统中液相总浓度增加时，其平衡常数m将_减小 _。25、在设计吸收塔时，增加吸收剂用量，将使操作线的斜率_增大_ _和吸收过程的推动力(Ym)_增大_。26、设计中采用液气比时，YM=_0_，塔高H_鈭?_。27、某低浓度气体吸收过程，已知：相平衡常数m=1，气膜和液膜体积吸收系数分别为kya=210-4Kmol/(m3.s)，kxa=0.4Kmol/(m3.s)。则该吸收过程为_气_膜阻力控制。气膜阻力占总阻力的百分数为_99.95%_；该气体为_易_溶气体。28、吸收过程物料衡算时的基本假定是：气相中惰性气体不溶于液相；吸收剂不挥发。29、对某吸收系统，如果1/ky 1/kx，则为气膜控制；1/ky 1/kx，则为液膜控制。此说法是_错_的。（对或错）30、双膜理论认为：吸收质是以 分子扩散 方式通过气膜和液膜的。31、分子扩散速率遵循 菲克 定律，其表达式为 JA=-DABdCAdZ 。32、对易溶气体吸收，欲提高其总传质系数，主要可采取的措施是_减小气膜阻力_，理由是_此时主要为气膜阻力控制_。33、吸收是利用混合气体中各组分在吸收剂中_溶解度_的差异，而达到分离目的。34、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为_难_溶气体。35、物质在单相内的传递机理有_分子扩散_和_涡流扩散_两种。36、由双膜理论可知，吸收过程传质阻力主要在_气膜和液膜_；吸收中，吸收质在界面处溶解，相界面处两相浓度_互成平衡_。37、吸收过程总传质阻力等于_气膜和液膜阻力之和_，若吸收过程为气膜阻力控制过程，则传质阻力组要集中于_气膜_；_易_溶气体的吸收过程常为气膜阻力控制过程，可通过_增大气相流量_方法加快吸收速率。38、由于吸收过程气相中的溶质分压总_液相中溶质的平衡分压， 所以吸收操作线总是在平衡线的_上方_。增加吸收剂用量， 操作线的斜率_增大_，则操作线向_远离_平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（YY*）_增大_。39、当吸收剂用量为最小用量时，完成一定的吸收任务所需填料层高度将为 无限大 。40、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度Y1 = 0.06，要求出塔气体浓度Y2 = 0.006，则最小液气比为_。41、为改善壁流效应，可在填料层内每隔一定距离设置_液体再分布器_。42、填料塔的设计点气速通常为泛点气速的_50%-80%_。43、低浓度气体吸收中，已知平衡关系为Y*=1.5X，kx=0.2 kmol/m3.s，kY=210-5 kmol/m3.s，则此体系属_气膜_阻力控制。44、在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力以液相浓度差表示为_。45、亨利系数E的数值大小表示气体溶于液体中的难易程度。亨利系数越大，气体在液体中的溶解度越小。46、吸收操作正常空塔气速应为泛点气速的50%80%。47、吸收是分离气体混合物的单元操作，它是利用混合气体中各组分在吸收剂中的溶解度差异，而达到分离目的。48、双膜理论认为：吸收质是以分子扩散方式通过气液两膜，传质阻力主要集中在气膜阻力和液膜阻力。49、吸收操作能够进行的条件是YY*，解吸操作能够进行的条件是Y Y*则该操作为吸收操作，若Y Y*则该操作为解吸操作解吸的目的：获得所需较纯的溶质；溶剂再生循环使用。4、简述双膜理论？答：双膜理论要点：（1）相互接触的气液两相存在一固定的相界面。界面两侧分别存在气膜和液膜，膜内流体呈滞流流动，物质传递以分子扩散方式进行，膜外流体成湍流流动。膜层取决于流动状态，湍流程度愈强烈，膜层厚度愈薄。（2）气、液相界面上无传质阻力，即在界面上气、液两相组成呈平衡关系。（3）膜外湍流主体内传质阻力可忽略，气、液两相间的传质阻力取决于界面两侧的膜层传质阻力。5、导致吸收塔吸收率下降的原因主要有哪些？ （1）发生了液泛现象（2）液体的喷淋密度较小（3）吸收剂用量过小6、在吸收操作过程中，如发现吸收率有所下降，试分析一下可能出现的原因。四、计算题1、在填料塔中用纯水吸收混合气中的某溶质。1atm，27oC的操作条件下，混合气流量为1200m3/h-1，入塔混合气中溶质的体积分率为7.69%，要求吸收率为95%，气相体积吸收总系数KGa=100kmol/m-3/h-1/atm-1，塔底溶液浓度X1=0.053，操作条件下平衡关系为Y*=1.1X，吸收塔的塔径为0.8m，试求所需的填料层高度。若要求吸收率和液气比不变，仅将操作压强增加一倍，此时所需的填料层高度又为多少？ 解：(1)qn,L=PVRT*1-y1=101.325*12008.314*273+27*1-0.0769=45.0003kmolhY1=y11-y1=0.07691-0.0769=0.08331Y2=Y1*1-畏=0.08331*1-0.95=4.1655*10-3Z=HOG*NOG=0.8958*6.805=6.096m答：所需的填料层高度为6.096m(2) qn,L=PVRT*1-y1=90.0006kmolhm=0.55 Z=HOG*NOG=1.7914*4.0608=7.2745m答此时所需的填料层高度为7.2745m2、在逆流填料塔内用纯水吸收混合气中的甲醇。已知进塔混合气量为160kmol/h，其中含有甲醇2%（体积分率）。现要求吸收率为90%，用水量为最小用量的1.5倍。操作条件下的平衡关系为Y*=1.15X。试求塔底溶液中甲醇的浓度X1；实际用水量为多少m3/h？ 解：Y1=y11-y1=0.021-0.02=0.02041Y2=Y1*1-畏=0.02041*1-0.9=2.041*10-3=Y1m=0.020411.15=0.01775 (LV)min=Y1-Y2X1*-X2=0.02041-2.041*10-30.01775=1.0349。X1=X1*1.5=0.01183L=1.0349*1.5 *（1-0.02）=4.3814m3答：塔底溶液中甲醇的浓度X1为0.01183；实际用水量为4.3814m3/h3、用纯水吸收混合气中的甲醇，入塔混合气量为3m3/s(标准)。入塔混合气中甲醇的摩尔分数为0.06，要求回收率为90%，用水量为最小用水量的1.5倍，操作条件下的平衡关系为Y*=1.25X 。试求： (1)最小液气比； (2)实际用水量； 解：（1） = (=答：最小液气比为1.2376（2）L=1.8564*3600=16.1075答：实际用水量为16.10754、某气体混合物中含吸收质氨4%（体积），送入逆流吸收塔用纯水吸收。要求吸收率为95%，操作液气比取最小液气比的1.25倍，平衡关系为Y*=2X。HOG=0.5m，求填料层高度m；解：Y1=y11-y1=0.041-0.04=0.04167Y2=Y1*1-畏=0.04167*1-0.95=2.0835*10-3X1*=Y1m=0.041672=0.02084X1=X1*1.25=0.020841.25=0.01667Z=HOG*NOG=0.5*8.783=4.392m5.在总压力101.33kPa和温度20下，测得氨在水中的溶解度数据为：溶液上方氨平衡分压为0.8kPa时，气体在液体中的溶解度为1g(NH3)/100g(H2O)。试求亨利系数E、溶解度系数H和平衡常数m。（假设该溶液遵守亨利定律）解：亨利常数E可由下式计算：E=P*x1P*=0.8kpa x1=117117+10018=0.01048则 E=P*x1=0.80.01048=76.34kpa溶解度系数H可由下式计算： 相平衡常数m可由下式求得y*=mx m也可由下式解得答：亨利系数E为76.34kpa、溶解度系数H为，平衡常数m为0.7536.在填料塔中用循环溶剂吸收混合气中的溶质。进塔气体组成为0.091（溶质摩尔分数），入塔液相组成为21.74g溶质/kg溶液。操作条件下气液平衡关系为Y*=0.86X。当液气比为0.9时，试分别求逆流和并流时的最大吸收率和吸收液的浓度？（已知溶质摩尔质量为40kg/kmol，溶剂摩尔质量为18kg/kmol）解：最大吸收率：需要将已知的气液组成换算成摩尔比出塔的时候达到平衡7.在填料层高度为4m的填料塔内，用解吸后的循环水吸收混合气中某溶质组分以达到净化目的。已知入塔气中含溶质2%（体积分数），液气比为2，操作条件下的平衡关系为Y*=1.4X,试求：（1）解吸操作正常，保证入塔吸收剂中溶质浓度X2=0.0001,要求吸收率为99%时，吸收液出塔组成X1为多少？气相总传质单元高度为多少？（2）若解吸操作质量下降，入塔的吸收剂中溶质浓度升到X2=0.0004，而其它条件不变(溶质入塔浓度、液气比、平衡关系)，则溶质可能达到的吸收率为多少？出塔溶液浓度为多少？8、拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收混合气中的溶质A。已知入塔混合气体中含有A1%（体积%），要求溶质A的回收效率为80%，若水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下相平衡方程为y=x，气相总传质单元高度为1m，试求所需填料层高度。解：Y1=y11-y1=0.011-0.01=0.0101Y2=Y1*1-畏=0.0101*1-0.8=2.02*10-3X1*=Y1m=0.01011=0.0101Z=HOG*NOG=1*3.063=3.063m9、压强为101.3 kPa、温度为20时，测出100g水中含氨2g，此时溶液上方氨的平衡分压为1.60 kPa，试求E、m和H。若通过充惰性气体使总压增为202.6kPa，氨的分压不变，系统温度仍维持20，求此时的E、m和H。解：(1)已知氨的分子量为MA=17，水的分子量为MS=18，氨在水中的摩尔浓度可计算得CA=（kmolm-3）根据亨利定律=可得H=（kmolm-3kPa-1） =（kPa）(2)虽然总压升高至P=202.6 kPa，但氨的分压仍保持不变，且由于系统温度未变，则E、H均维持20时的值不变，因为E、H仅为温度的函数，与总压无关，但m却随总压的变化而变化，这是由于气相中溶质的摩尔分率发生了变化。10、在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%（体积%），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为Y *= 2.5X，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：（1）水溶液的出塔浓度；（2）若气相总传质单元高度为0.6m，现有一填料层高度为6m的塔，该塔是否合用？不合用11、在逆流吸收塔内用纯水吸收混合气中的甲醇。混合气体入塔气量为3600m3/h（标准状态），在标准状态下每m3混合气中含有甲醇25g。要求吸收率不低于95%，用水量为最小用量的1.3倍。在操作条件下平衡关系为Y*=1.15X。试求：（1）塔底溶液浓度X1；（2）实际用水量。解： （1） 答：塔底溶液浓度X1为0.0119（2）答：实际用水量为4.04 12、某混合气体中含有CO2为2%（体积），其余为空气。操作压强为506.5kPa，操作温度为30，在操作条件下，气液平衡关系为p*=1.8