化工原理吸收复习题

1、一、填空题1.20 C时,CO2气体溶解于水的溶解度为摩尔分率x= 0.000705.比摩尔分率2. 在常压下,20 C时氨在空气中的分压为比摩尔分率Y = 0.1013. 用相平衡常数 m表达的亨利定律表达式为_ y=mx _ _.在常压下,20 C时，50mmHg与之平衡的氨水浓度为 7.5(kgNH 3/100kgH2O).此时m= _0.894_ .4. 用亨利系数E表达的亨利定律表达式为 _ p=Ex _.在常压下,20 C时，氨在空气中的分压为 50mmHg,与之平衡的氨水浓度为 7.5(kgNH3/100kgH20).此时亨利系数 E=_680mmHg亠相平衡常数 m=_0.89

2、45. 用气相浓度p为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的传质速率方程为NA=kG (p-p i),以总传质系数表达的传质速率方程为_ Na =Kq(p-p l ),以传质分系数表达的速率方程为Na=Kl(C：-Cl)0.878(标 m*)/m3(H2O),此时液相浓度 C=_0.0392 _kmol/m3.液相 X= 0.000706.69.6mmHg此时氨在混合气中的摩尔分率y = 0.0916y=mx氨在空气中的分压为6. 用液相浓度为推动力的传质速率方程有两种 M =kL(Ci-CL),以传质总系数表达的速率方程为7. 用气相浓度y为推动力的传质速率方程有两种M =ky(y-

3、yi),以传质总系数表达的速率方程为8. 用液相浓度x为推动力的传质速率方程有两种 ,以传质总系数表达的速率方程NA= k X（X I -X）,以传质分系数表达的速率方程为*Na =Ky(y-y ),以传质分系数表达的速率方程为N=K(x*-x),以传质分系数表达的速率方程为NF (Y-Y*)9. 用气相浓度Y为推动力的传质速率方程有两种NA=kY(Y-YL),以传质总系数表达的速率方程为10. 用y, x为推动力的传质速率方程中，当平衡线为直线时传质总系数K与分系数ky、kx的关系,Kx与 ky、kx 的关系式为 1/Kx=1/(m.k y)+1/k式为 1/K y=1/ky+m/kx11.

4、 用 Y, X为推动力的传质速率方程中，当平衡线为直线时，传质总系数Ky与分系数kY, k X的关系 式为 1/KY=1/kY + m/kx ,Kx与 kY, k x的关系式为 1/Kx=1/(m.k Y)+1/k x12. 用p,为推动力的传质速率方程中，当平衡线为直线时，传质总系数Kg与分系数kG、kL的关系式为 1/K G=1/kG+1/H.k L ,Kl与 kG、kL 的关系式为 1/K L=H/kG+1/kL13. 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=0.008,则最小液气比为1.73314. 某吸收

5、塔中，物系的平衡线方程为y=2.0x,操作线方程为y=3.5x+0.001,当y1=0.06,y 2=0.0015时,x 1= 0.01685 ,x 2= 0.0001429, L/G= 3.5,气相传质单元数 NOg=_7.1215. 吸收过程主要用于三个方面：制备产品；分离气体混合物;除去气体中的有害组分16. 填料的种类很多，主要有 拉西环；鲍尔环；矩鞍环；阶梯环；波纹填料；丝网填料.17. 质量传递包括有 吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥等过程。18. 吸收是指用液体吸收剂吸收气体的过程，解吸是指液相中的吸收质向气相扩散的过程19. 指出下列组分，哪个是吸收质，哪个是吸收剂 .(1) 用水

6、吸收HCI生产盐酸,H2O是 吸收剂 ,HC1是吸收质(2) 用98.3 % H2SO吸收SO生产H2SQ, SO 3,是 吸收质 ；HSO是吸收剂(3) 用水吸收甲醛生产福尔马林 HO是 吸收剂：甲醛是 吸收质20. 吸收一般按有无化学反应分为物理吸收和化学吸收,其吸收方法分为喷淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。21. 气液两相平衡关系将取决于以下两种情况：(1) 若PgPl*或Cg* Cl则属于_解吸_ _过程(2) 若Pl*Pg或Cl Cg*则属于_吸收_ _过程22. 扩散速率的费克定律公式是J A= - Ddc A/dz，式中每项的物理意义J A组分 A的扩散通量kmol/(m 2s )

7、; D扩散系数nVs, deA/dz组分的浓度梯度 kmol/m423. 吸收速度取决于 双膜的扩散速率，因此，要提高气-液两流体相对运动速率，可以 减少气膜、 液膜厚度来增大吸收速率。24. 影响扩散系数D值的大小的因素有 扩散组分的性质及介质、温度、压力、浓度。25. 总吸收速率方程式中Ky是以Y - Y*为气相摩尔比差为传质推动力的气相总传质系数；而氐是以X* X为液相摩尔比差为传质推动力的液相总传质系数。26. 填料选择的原则是表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。27. 气相中：温度升高则物质的扩散系数增加 压强升高则物质的扩散系数减小.在液相中：液相粘度增加则物质的扩散系数

8、减小。易溶气体溶液上方的分压小，难溶气体溶液上方的分压大，只要组分在气相中的分压大于 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，直至达到一个新的平衡为止。28. 由于吸收过程气相中的溶质分压总大于液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线在同一平衡分压下Cb QE不变，相平衡常数m减的上方。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(y y*) 增大 29C B A_ ;同一平衡分压下，它们的液相平衡浓度大小顺序是30. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数A的平衡摩尔分率为0.02 ，相平衡常数 m=1.0，若314k

9、mol/(m .atm)。少，溶解度系数H 不变31. 在常压下，测定水中溶质 A的摩尔浓度为0.56kmol/m 3，此时气相中 则此物系的相平衡常数 m.O 。当其他条件不变，而总压增加一倍时， 测得总压值为2 atm，则此时的亨利系数 E=_4.0 _atm,而溶解度系数32. 在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，贝IJ传质推动力将 少，操作线将靠近平衡线。增加增加增加33. 当温度增高时，溶质在气相中的分子扩散系数将增加，在液相中的分子扩散系数将34. 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的HpG将 不变，N3Gft_35. 某逆流吸收塔

10、，用纯溶剂吸收混合气中易溶组分，设备高为无穷大，入塔Yi=8%(体积)，平衡关系Y=2X。试问：.若液气比(摩尔比，下同)为 2.5时，吸收率=_100_%.若液气比为1.5时，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 空气倒灌和塔内气体跑出 操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是吸收效果达不到要求 ；若吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率 增大 出口气体浓度降低37. 计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：或者 平衡关系、物料衡算、传质速率。气膜 控制，强化吸收的手段是增大气相

11、侧的传质分系数或平衡线、操作线、传质系数。38. 溶解度很大的气体，吸收时属于 气流湍动程度。溶解度大、选择性好、腐蚀性小、挥发度小。39. 吸收操作中，对吸收剂的要求有40. 当平衡线在所涉及的气液范围内斜率为m的直线时，贝y 1/Kg= 1/kG+ _m/k丄。若为气膜控制，则Kg= Jk41. 某低浓度气体吸收过程，已知m= 1，气膜体积传质分系数 kya = 2x 10-4 kmol.mls，液膜体积传质分系kxa= 0.4 kmol/(m 3.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 % 100%42. 填料吸收塔正常操作时，气相为_连续相;液相为_

12、分散_相；而当出现液泛现象时，则气相 为分散相，液相为 连续相。43. 某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用相平衡 常数表示，而操作线的斜率可用液气比 表示。44. 双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的气膜_和_液膜_之中。45. 对于气膜控制的吸收过程，如要提高其过程速率，应特别注意减二气膜_阻力。46. 一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是使两相传质平均推动力大，从而可减小设备尺寸；提高吸收效率和吸收剂使用率。47. 传质的基本方式有：分子扩散，和涡流扩散48. 填料塔的喷淋密度是指_单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积） 。49.

13、 吸收设备的主要类型有一填料吸收塔，板式吸收塔等二、选择题1. 吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要（ ）A. 增加气膜厚度和减少液膜厚度；B.减少气膜和液膜厚度C.增加气膜和液膜厚度2. 选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好结构简单造价小，一般应选（）A. 填料吸收塔 B.板式吸收塔 C.喷淋吸收塔3. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H将（C ），亨利系数E将（C ）0 A.增加 B. 减少C.不变B ）气相总传质系4. 在常压下用水逆流吸空气中的CO,若将用水量增加则出口气

14、体中的CO量将（数Ky将（A ），出塔液体中CO浓度将（B ）oC. 不变。* 答案 * B ； A ； B.当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率B.吸收推动力趋向最大；D.填料层高度趋向无穷大。*答案* DA. 增加；B.减少；5. 通常所讨论的吸收操作中，A.回收率趋向最高；*C.操作最为经济；ky=2kmol/(m2.h)气6在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数相总传质系数Ky=1.5kmol/（m 2.h），则该处气液界面上气相浓度yi应为（），平衡关系y=0.5x A. 0.02C. 0.015 D. 0.005* =0.5 X 0

15、.01=0.005 ; NA=Ky (y-y *) =ky (y-y i)(0.025-0.005 ) =2 (0.025-y i)=0.01B. 0.01B. y1.57. 正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气比时，下列 哪些情况将发生?（）B.出塔气体浓度增加，但 x；D.在塔下部将发生解吸现象。）A.越易溶解；B.越难溶解C.）于液泛速度。A.大； B.小；C.不定；*答案* B 溶解度适中 等。A.出塔液体浓度x 增加，回收率增加；C. 出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加8. 气体的亨利系数E值越大，表明气体（9. 填料吸收塔空塔的速度应（10.

16、对吸收操作有利的是（B. 温度低，气体分压小时;C. 温度高，气体分压小时;）0A.温度低，气体分压大时C. 温度高，气体分压大时；11. 在Y X图上，吸收操作线总是位于平衡线的（A.上方； B. 下方； C. 重合线上；A ）;温度升高，E12. 亨利定律是一个稀溶液定律，其亨利系数E值愈小，表明该气体的溶解度（值（A ） 0 A.愈大； B. 不变； C. 愈小；三、判断题1. 喷淋吸收是吸收剂成液滴分散在气体中，因此，液体为连续相，气体为分散相2. 吸收操作线的方程式，斜率是L/G （ V ） 03. 亨利定律的表达式之一为 p= Ex,若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为易

17、溶气体。（X ）4. 工业上一般吸收是在吸收塔中进行的。象传热一样气液间逆流操作有利于吸收完全并可获得较大的 吸收推动力。（V）5. 填料吸收塔逆流操作，当吸收剂的比用量（即液气比）增大时，则出塔吸收液浓度下降，吸收推动 力减小（X ）.6. 对于大多数气体的稀溶液，气液平衡关系服从亨利定律。亨利系数（E = P /X）随温度的升高而增大， 而溶解度系数（H= C/p ）随温度的升高而减小。V7. 液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。（X ）8. 在一般情况下，混合气体的有关计算可按理想气体方程和道尔顿分压定律进行。其气体组分的体积分率等于其摩尔分率，亦等

18、于其分压分率。（V ）。填料的比表（X ）当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。（X）溶质气体在混合气中的分压，大于与吸收剂中溶质浓度成平衡的分压时，则发生吸9. 填料塔中填充大量填料以提供气液接触面积。吸收速率取决于填料的比表面积（a） 面积越大，吸收速率越大。10. 吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，此时推动力也最小（V）（V ）11. 在吸收塔中， 收。（V ）12. 吸收过程中，13. 由于温度对溶解度系数有影响，温度升高，溶解度系数越小，所以升温有利于解吸。14. 惰性气体和吸收剂在吸收过程的前后的摩尔量是不变的（V ）15. 对于溶解

19、度甚大的气体吸收， 为强化吸收过程，则应从减小液膜阻力入手，其效果才显着。（X ）四、问答题1. 求取最小液气比有何意义？适宜液气比如何选择？增大液气比对操作线有何影响 ？溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时，欲达到分离要求需填料层高度（或理论塔 板数）无穷大，所以在最小液气比时， 吸收操作只在理论上才能进行。当液气比比最小液气比还小时，有一部分操作线会在平衡线之下，吸收在理论上都行不通了，而为脱吸了。与解吸的分界线。适宜液 气比常在最小液气比的1.1-1.5倍范围内。增大液气比，操作线更远离平衡线，越加有利于吸收2. 什么叫液泛现象？当气速增大，使气、液间的摩擦阻力增大至足以阻止液

20、体下流，至使液体充满填料层空隙，先是 塔顶部积液，继而蔓延全塔，液体被气流带出塔顶，吸收操作完全被破坏。此现象叫液泛现象。3. 双膜论的主要论点有哪些？并指出它的优点和不足之处。答：1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两侧分别各有一稳定的气膜和液膜， 吸收质以分子扩散的方式通过此两膜；2）在两膜层以外的气液两相主体中，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度基本上是均匀的、全部浓 度变化集中在两膜层中，即阻力集中在两膜层内：3）在相界面处，气液两相达平衡，即界面上没有阻力。实验证明，在气速较低时，用双膜理论解释 吸收过程是符合实际情况的，即提高速度，可增大吸收速率已为实践所证实。根据

21、这一理论的基本概 念所确定的吸收速率关系，至今仍是填料吸收塔设计计算的主要依据。但当速度较高时，气液两相界面就处于不断更新的状态，并不存在稳定的气膜和液膜，界面更新对 吸收过程是一重要影响因素，双膜论对于这种情况并无考虑进去，这是它的局限性。4. 欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？答：1、降低操作温度或增大压力，可使吸收速率提高，使回收率提高；2、在保证不发生“液泛”在前提下，适当增大气速；（但会导致操作费增大，溶液浓度X下3、 适当增大吸收剂的用量（增大喷淋密度），可使回收率提高 降）；4、喷淋液体应均匀，并保证填料被充分润湿；5、可适当增加填料层高度。五、计算题A，入塔气体

22、中含A 1% （摩尔比），1.5倍，平衡线为y=x ,气相总传质单1. 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质 经吸收后溶质 A被回收了 80%，此时水的用量为最小用量的元高度为1m,试求填料层所需高度。答：y1=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 1-y2)/(y 1/m)=1.5m n =1.5 X 1X 0.8=1.2S=m/ L s/Gb =1/1.2=0.833 ; Nog=1/(1-S)In(1-S)y1/y 2+S=3.06h= N ogX H0g=3.06 m。

23、2. 有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔气体量为100kmol/h，溶质浓度为0.01 (摩尔分率)，回收率要求达到90%，液气比为1.5，平衡关系y=x。试求：(1)液体 出塔浓度；(2)测得气相总体积传质系数Kya=0.10kmol/(m 3s)，问该塔填料层高度为多少？提示：N0g=1/(1-S)In(1-S)(y1-mx2)/(y 2-mx2)+S答:y 1=0.01； y 2=y1(1- n )=0.01(1-0.9)=0.001L/G=(y 1-y 2)/x 1,x 1=(y1-y 2)/(L/G)=(0.01-0.001)/1.5=0.006Ho

24、G=G/Ka=100/(0.785 X 0.5 2X 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=1.415 X 4.16=5.88 m。3. 用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液(服从亨利定律)，操作压力为850mmHg，相平衡常数m=0.25,已知其气膜吸收分系数 kG=1.25kmol/(m 2.h.atm)，液膜吸收分系数kL= 0.85m/h/, 试分析该气体被水吸收时，是属于气膜控制过程还是液膜控制过程 ？答： m=E/P E=mP=0.25p

25、； 于是发生脱吸作用。2以分压差表示的传质推动力为A p= p*-p =11.16 kN/m5. 在直径为0.8m的填料塔中，用1200kg/h的清水吸收空气和SQ混合气中的SQ,混合气量为1000用 (标准)/h，混合气含SC21.3 % (体积)，要求回收率99.5 %，操作条件为20C、1atm,平衡关系为y=0.75x，总体积传质系数 Kya= 0.055kmol/(m 3.s.atm)，求液体出口浓度和填料高度。答：已知：D-).血， L -1颂炖/h G-lTOOJn3/h1=0.0130 =0.995 x 2=0 y e =0.75xya=0.055 kmol/(m Is.atm

26、)Ls =1200/(3600 X 18)=0.0185 kmol/sb=PV/RT=G/22.4= 1000/(22.4 X 3600)=0.0124kmol/sv为低浓度吸收(L/G)=0.0185/0.0124=1.49Xi=(G/L)(y i-y2)+X2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868; y2=yi(1- 0 )=0.013(1-0.995)=0.000065/ Z = HOgXNog 而 NOG=(y 1-y 2)/ A YmA y1=y1-y 1*=0.013- 0.75 X 0.00868=0.006490 ; A y2= y 2-y 2*=0.00

27、0065-0=0.000065A ym =( A y1- A y2)/ln( A y A y2)=(0.006490-0.000065)/1n(0.006490/0.000065) =0.001396N og=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266Hog= G/ (K y a Q)= G/(P K gh Q ) 0.0124/(0.785 X 0.8 X 0.8 X 0.055)=0.449(m) Z= 9.266 X 0.449=4.2m6. 在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气。废气流量为2500n3/h (标准状态)，废气中氨的浓度为15g/m3,要求回收率

28、不低于98%。若吸收剂用量为3.6 m/h，操作条件下的平衡关系为 Y=1.2X, 气相总传质单元高度为 0.7m。试求：1.塔底、塔顶及全塔的吸收推动力(气相)；2.气相总传质单 元数；3.总填料层高。答：y 1=15/17/ (1000/22.4 ) =0.01977kmolNH 3/kmol B+NH33/kmol BV=2500/22.4 X (1 -0.01977)=109.4kmol B/hY 1=y1/(1-y 1)=0.01977/(1-0.01977) =0.02017kmol NHY 2=0.02017(1- 0.98)=4.034 X 10-4 L=3.6 X 1000/

29、18=200kmol B /h 全塔物料衡算Ls(X1-X2)=Vb( Y1-Y2)-4得 X 1=0.01081-4200(X1-0)=109.4(0.02017- 4.034 X 10 )A Y1=Y-Y1*=0.02017- 1.2 X 0.01081=0.0072 ; A Y=Y2-丫2*=0.0004034A (0.0072-0.0004034)/In(0.0072/0.0004034)=0.00235N OG=(Y1-Y2)/ A Ym =(0.0201-0.0004304)/0.00235=8.34H = Hdg xNog=8.34 X 0.7 =5.84m7. 用填料塔从一混合

30、气体中吸收所含的苯。混合气体中含苯5 % (体积)，其余为空气，要求苯的=0.14X (其回收率为90%(以摩尔比表示)，吸收塔为常压操作，温度为 25C，入塔混合气体为每小时 940标准 m ，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的 1.5倍，已知该系统的平衡关系中Y、X为摩尔比)，已知气相体积传 质系数Kya= 0.035kmol/(m 3.s)，纯煤油的平均分子量 Ms = 170, 塔径D= 0.6m。试求：(1)吸收剂的耗用量为多少kg/h? (2)溶液出塔浓度X为多少？ (3)填料 层高度Z为多少m?2=y(1- n )=0.005263答： n =90%, y 1=0.0

31、5,G(LLXY 1=y1/(1-y 1)=0.05/(1-0.05)=0.05263; Y (t-940/22. 4-4k % kmoi/hB =G(1-y 1)=41.96(1- 0.05)=39. ktnul/hs /GB ) min =(Y 1-Y2)/(Y 1/m) =(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14) =0.126s =1.5L s min -1.5X0.MB kmoi/h 536X170閔Ikg/li1=(Y1-Y2)/(1.5(L s /G B ) min) =(0.05263- 0.005263)/(1.5 X 0.126)=0.2511=X1/

32、(1+x 1)=0.2006og=Gb /(K yaQ )=(39.87/3600)/(0.035X 0.785 X 0.6 2) =1.12 mO(=(Y1-Y2)/ A YmA Y1=Y-Y1*=0.05263- 0.14 X 0.251=0.01749A Y=Y2-Y2* =0.005263A Ym =(0.01749-0.00526)/In (0.01749/0.00526) =0.01018 og=(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65=HogXN OG =1.12 X 4.65=5.2 m8. 某一逆流操作的填料塔中， 用水吸收空气中的氨气。 已知塔底气体进气

33、浓度为 0.026 (摩尔比)(下同)，塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m,塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为 0.5atm , 操作压力0.95atm，平衡关系和操作关系(以摩尔比浓度表示)均为直线关系。水用量为0.1m3/h，混合气中空气量为100m3/h (标准状态下)。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。答：方法1.Y1=0.026, Y 2=0.0026, m=E/P=0.5/0.95=0.526Ls /GB=0.1 X 1000/18/(100/22.4)=1.244G B =(100/22.4)/( n /4 X 0.2)=142.1 kmol/(m 2.

34、h)X1=( Y1-Y2)/(Ls /G b)=(0.026-0.0026)/1.244 =0.0188A Y=Y-Y1=0.026- 0.526 X 0.0188=0.0161A Y2= Y2-丫2 =0.0026A Yr =( A Y- A Y2)/In( A Y1/ A Y2)=0.00741NOG=(Y1-Y2)/ A Yr =3.16 K ya= G/ hXNoG =142.1/1.2 X 3.16 =37.42kmol/(m3h)方法 2. A=Ls /G B/m=1.244/0.526=2.365N og=A/(A- 1) X ln(1 -1/A)(Y 1-mX)/(Y 2-mX

35、0+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，用清水除去气体混合物中的有害物质，若进塔气中含有害物质5% (体积 ,要求HL为0.44m，气相体积分传质系数试求：（1）塔底排出液的组成；（2）所需填吸收率为90%气体流率为32kmol/(m 2.h)，液体流率为24kmol/(m 2.h)，此液体流率为最小流率的 1.5 倍。如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度Kya=0.06kmol/(m 3.s. A y)，该塔在常压下逆流等温操作。料层

36、高度。注：可用摩尔分率代替摩尔比进行计算。* 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=0.06Lmin=L/1.5=24/1.5=16 kmol/(m2 h)x 1*=G(y 1-y 2)/L min=32(0.05-0.005)/16=0.09; m=y 1/ x 1*=0.05/0.09=0.556A ynF(y 1-y 1 *)-( y 2-y 2*)/ln(y1-y 1*)/( y 2-y 2*)=(0.05- 0.556 X 0.06) -0.005) /ln(0

37、.05-0.556 X 0.06) /0.005)=0.01164/1.202=0.00968N 0G=(y 1-y 2)/ A ym=4.65H G=G/kya=32/3600/0.06=0.148 mH oG=HG+SH=Hk+(mG/L) XH l =0.148+0.556 X 32/24 X 0.44=0.474 mh=H ogXNog=0.474 X 4.65=2.20 m。10. 一常压逆流吸收塔，塔截面积为0.5m2,填料层高为3m用清水吸收混合气中的丙酮(分子量为58),丙酮含量为5% (体积)，混合气流量为1120Nrr/h。已知在液气比为3的条件下，出塔气体中丙酮含量为0.

38、005 (摩尔分率)。操作条件下的平衡关系为y=2x。试求：(1)出口液体中的丙酮含量(质量分率);(2)气体体积总传质系数Kya (kmol/(m3.s) ); (3)若填料增高3米，其他操作条件不变，气体出口的丙酮含量为多少？* 答* L/G=(y 1-y2)/x 1, x 1=(y 1-y 2)/(L/G)=(0.05-0.005)/3=0.015 a=(0.015 X 58)/18=0.0483 S=m/(L/G)=2/3=0.667OG=1/(1-S)ln(1-S)y1/y 2+S=4.16OG=h/NOG=3/4.16=0.721 mOG=G/KaG=1120/(22.4 X 36

39、00X 0.5)=0.0278 kmol/(m 2 s)3ya =G/Hog=0.0385 kmol/(m s)h =3+3=6 m, H og不变,S不变OG =hoGHoG=6/0.721=8.32OG =1/(1-S)ln(1-S)y1/y 2 +S; y 2=0.0011。5% (体积)的空气-氨混合气中的氨，已知混合气量为KyaNHHNN11. 在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨2826Nr3/h，气体空塔速度为1m/s （标准状），平衡关系为Y =1.2X （摩尔比）气相体积总传质系数为180kmol/（m3h A Y）,吸收剂用量为最小用量的1.4倍，要求吸收率为 98%,试求：

40、（1）溶液的出口浓度X （摩尔比）；（2）气相总传质单元高度 HOg和气相总传质单元数Ndg； （3）若吸收剂改为含 NH为0.0015 （摩尔比）的水溶液，问能否达到吸收率98%勺要求？为什么？* 答*Y1=y1/(1-y 1)=0.05/0.95=0.05263; Y2=丫1 (1- n )=0.05263(1-0.98)=0.001053X2=0； X 1=丫1/1.2=0.05263/1.2=0.04386X1= X1*/1.4=O.O3133 A Y1=Y-丫1=0.05236- 1.2 X 0.03133=0.01503A Y2=Y2=O.OO1O53A Yn=( A Y1- A

41、Y2)/ln( A Y1/ A Y2)=0.005258N 0G=(Y1-Y2)/ A YnF9.81G=2826(1- 0.05)/(22.4 X (2826/3600/1) =152.7 kmol /(m 2h)H oG=G/Kya=152.7/180=0.848 m Ls/Gb=(Y1-Y2)/X 1=1.646,所以 S=1.2/1.6461操作线将在塔顶位置与平衡线相交(当塔高为无穷高时)，今:X2=O.OO15,Y 2*=1.2 X 0.0015=0.0018故最大可能回收率n =(Y 1- 丫2)/Y 1=(0.05263-0.001 8)/0.05263=96.5%98%,即达

42、不到吸收率98%勺要求。12. 在常压填料逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中的氨，混合气量为2000m/h,其中氨的流量为160m/h，出口气体中的氨流量为4m/h(均系操作温度20C下的体积)，平衡关系为Y =1.5X，传质系数K=0.45kmol/(m 2.h. A y),(均按摩尔比表示)，试求：(1)吸收率n为多少？若吸收剂用量为最小用量 的1.2倍时，求溶液的出口浓度。(2)已知塔径为1.2m,内充25X 25X3的乱堆填料拉西环，填料有 效比表面积约200m/m3,求填料层高度。(3)若使V、Y、n、X不变，而使吸收剂改为含氨 0.1% (mol%) 的水溶液时，填料层高度有何变化

43、(K可视为不变)。* 答*Y 1=160/(2000-160)=0.08696; Y2=4/(2000-160)=0.00217n =(Y1-Y 2)/Y 1=(0.08696-0.00217)/0.08696=0.975=97.5%s/GB)min=(Y1-Y 2)/X 1 = (丫1-丫2)/(丫 1肝)=1.5 X 0.975=1.4625s/Gb =1.2(L s/Gb) min=(丫1-Y2)/X1(LLX S=m/(L/G)=1.5/(1.2 X 1.4625)=0.8547N oG=1/(1-S)l n(1-S) Yi/Y 2+S=13.O7G=(1840 X 273/293)/

44、(22.4 X 0.785 X 1.2 2)=67.7kmol/(m 2h)H og=G/K ya=67.7/(0.45 X 200)=0.752 mh=N ogXH 0=13.07 X 0.752=9.83 m x 2=0.001, X 2e 0.001NOg =1/(1-S ) In(1-S )(Y 1-mX0/(Y 2-mXO+S =18.84 S=1.5/(L/G),(L/G) =(Y1-Y2)/(X 1-X2 )=1.793S =1.5/1.793=0.8368H 0G不变;.h =NOg XHog=18.84 X 0.752=14.17 mA h=h -h=14.17-9.83=4

45、.34 m 。13.有一座用油吸收煤气中苯蒸汽的吸收塔，已知煤气流量为2240(标准m/h )，入塔气体中含苯4%,出塔气体含苯0.8 % (均为体积分率)，进塔油中不含苯，取液体用量L= 1.4L/min，已知气液平衡关系为Y= 0.126X。求：1.吸收率n ； 2.求 M 及L ( kmol/h ) ； 3.求液体出塔组成 X (kmol苯/kmol 油)；4 求吸收的对数平均推动力A Ym； 5为增大液体喷淋量，采用部分循环流程，在保证原吸收率情况下，最大循环量L为多少(kmol/h )?并示意画出带部分循环和不带循环的两种情况下的操作 线。本题目有题图：titu097.b mp* 答

46、*1=X*/1.2=Y 1/m/1.2=0.08696/1.5/1.2=0.0483n = (Y1-Y2)/Y1 Y 2ey2 Y 1=y1/(1-y 1)=0.04/(1-0.04)=0.0417n =(0.0417-0.008)/0.0417=80.8%2. G二2*1()/?.的二IM) krnoi/h(冲100(1- 0. 04)=96 kmol./li(L/G)LL0) e 0.102min =(Y 1-Y 2)/(X 1-0) =(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126-min =0.102X96=9.792 kttioi/h S =1.4L min -13. 7

47、krnol/iiLs /G b=(Y1-Y2)/(X 1-0)=13.7/96=0.1431=(0.0417-0.008)/(L/G)=0.24A Y1=Y-丫1*=0.0417 - 0.126 X 0.24=0.01146 ,丫2=0.008A Ym =( A y1- A y2)/ln( A 屮/ A y2)=0.00346 /ln(0.01146/0.008)=0.00963部分循环，入口液量为(L+L)，入塔浓度为Xa ，在最大L下，X2处在最大。(L/G)max =(0.0417-0.008)/(X1-X2)X2 * =Y2/0.126 =0.008/0.126=0.0635(L +L

48、s )/G)max =(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191 LS max =0.191 X 96 -7=-L bi kjnoi/h=Ls max /(1-X 1)=4.64/(1-0.24) 一 6.1 kmol/hL max14.(15分)欲用填料塔以清水逆流吸收混合气中有害组分A。已知入塔中A组分y1=0.05 (摩尔分率,下同)，要求回收率为 90%平衡关系：y=2x , Hog=0.8米。采用液气比为最小液气比的1.5倍。试求：(1)出塔液体浓度；(2)填料层高度；(3)若入塔A组分浓度y1=0.1，其它设计条件不变。 现改用板式塔，问理论板数为多少？*

49、 答*Vx 1=0 , .(L/G) min=mnL/G= 卩(L/G)=卩 mn =1.5 x 2X 0.9=2.7x 1=G/L(y 1-y 2)=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 时N og=1/(1-1/A)L(1-1/A)(1/(1- n )+1/A=1/(1-0.741)L(1-0.741)(1/(1-0.9)+0.741=4.65H=HgxNog=0.8 x4.65=3.71 m V X2=0 , n =0.9x 1 =G/L n y1 =1/2.7 平衡线方程:y=2x 操作线方程：x=

50、G/L(y-y -x 1=0.0333 , y=0.02096 , y=0.01182 , y=0.00505 , y, y2 =y1 (1- n )=0.1 x 0.1=0.01X 0.9 x 0.1=0.03332)=1/2.7(y-0.01)=0.0666;=0.04193;=0.0236;=0.0101;* y4ey2,则为4块理论板。15. (15分)在直径为0.8m的填料塔中，用1200kg/h的清水吸收空气和 SO混合气中的SO,混合气 量为1000m (标准)/h,混合气含SQ1.3 % (体积)，要求回收率99.5 % ,操作条件为20C、1atm,平衡 关系为y=0.75x

51、,总体积传质系数 Kya=0.060kmol/(m 3.s)，求液体出口浓度和填料层高度。答案*已知：D=0.8m L s 一 120()婕/h(；-iOOmVh1=0.0130 =0.995 x2=0 ye =0.75xK ya=0.06kmol/( 日Ls =1200/(3600 x 18)=0.0185 kmol /sb=1000/(22.4 x 3600)=0.0124kmol /s.求吸收剂用量i=yi/(1-y 1)=0.13/(1-0.13)=0.1492=Yi(1- 0 )=0.149(1-0.90)=0.01491=0.2/44/(1000/18)=8.18 X 10 -5

52、X 2=0/(T X 22.4)=1000(1- 0, 13) X273/忍 4X293)-36. 2kiiiol/li1-Y2)/(X 1-X2)=36.2(0.149-0.0149)/(8.18 X 10-5)=59345kmol/h= 1.07 X 106kgHbO/h求填料高度K xa Q ) =59345/ (11000 X n /4 X 1.33 2)=3.88mol=(X1-X2)/ a Xm1*=Y1/m =0.149/1420=1.05 X 10 -4; X 产=丫2肝=0.0149/1420=1.05 X 10 -5a Xm = ( (X1*-X1)-( X 2*-X 2)

53、 ) /ln(X 1*-X 1)/( X 2*-X2)(1.05 X 10-4-8.18 X 10-5)- 1.05 X 1 0 -5) / ln(1.05 X 10-4-8.18 X 10-5)/(1.05 X 1 0 -5) =1.60 X 10-5-5ol=8.18 X 10 /(1.60 X 10 )=5.113=3.88 X 5.113=19.83m为低浓度吸收(L/G)=0.0185/0.0124=1.49y2=y1(1- 0 )=0.013(1-0.995)=0.000065X1=(G/L)(y 1-y2)+x 2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868T Z = HOgXNog 而 NoG=(y 1-y 2)/ A Yma y1=y1-y 1*=0.013- 0.75 X 0.00868=0.006490A y2=y2-y 2 =0.000065-0=0.000065A ym =( A y1- A y2)/ln