吸收自测题答案解析

1、* *第二章吸收一.填空题1、压力 温度 将有利于吸收的进行。增加，下降2、对于接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，在吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数 传质推动力 减小，增大3、生产上常见的解吸方法有 升温，减压，吹气4、吸收操作的原理是 混合气体中各组分在溶剂中溶解度的差异5、增加吸收剂用量，操作线的斜率 吸收推动力 增大，增大6、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在 1侧，而 二侧阻力可忽略；如果说吸 收质气体是属于难溶气体，则此吸收过程是 控制。气膜，液膜，液膜7、某逆流填料吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中的易溶组分，已知入塔yb=8%（摩尔比），平衡关系 y=2x 。 现设填料层无

2、穷高，若液气比（摩尔数之比）为2.5时，吸收率=% （2）若液气比为 1.5 时，吸收率=% 100% 75%8、在设计吸收塔时，增加吸收剂用量，将使操作线的斜率 和吸收过程的推动力 （Aym）。变大，变大9、 已知SO2水溶液在三种温度 t1、t 2、t 3下的亨利系数分别为E1=0.00625atm 、E2=0.0011atm 、E3=0.0035atm ，则三者温度的关系为 t1>t3 >t210、实验室用水吸收空气中的CO2，基本属于 控制，气膜阻力 液膜阻力。液膜控制、小于11、浓度高，漂流因子（），主体流动的影响大。低浓度时，漂流因子近似等于1,主体流动的影响小。大，大

3、12、（）和（）有利于吸收操作过程；而（）和（）则有利于解吸操作过程。加压,降温，减压，升温13、操作点 P离平衡线越近，则总推动力就（越小）,对传质越（不禾【J）14、操作线斜率越小，越靠近平衡线，传质推动力（越小）、单项选择题（每空2分，共30分）1对常压操作的低浓度吸收系统,当系统总压在较小范围内增加时,亨利系数E将(C ),相平衡常数将（B ），亨利系数 H将（C ）。A.增加B.降低C.不变D.不确定2在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制,若进塔液体组成X2增大,其他条件不变，则气相总传质单元高度将（C ）。A.增加B.降低C.不变D.不确定3、在气体混合物与某液体系统的y-x图中，操

4、作线在平衡线下方,说明该过程为（B）A.吸收B.解吸C.平衡D.不能估计4、下列说法错误的是（ A.C ）A.溶解度系数H值很大，为难溶气体B.亨利系数E值很大，为难溶气体C.亨利系数E值很大，为易溶气体D.平衡常数 m值很大，为难溶气体 5、低浓度逆流吸收操作中， 若其它操作条件不变， 仅增加入塔气量，则气相总传质单元高 度 将（A ）;气相总传质单元数将（ B ）A.增加B.减少C.不变D.不确定6、逆流操作的填料吸收塔，当吸收因数 A <1且填料为无穷高时，气液两相将在（B）达到平衡。A .塔顶B.塔底、C.塔中部7 .通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时（D ）A.

5、回收率趋向最高 C.操作最为经济 B.吸收推动力趋向最大 D.填料层高度趋向无穷大8 .吸收塔设计中，最大吸收率y max与（D ）无关A.液气比 B.液体入塔浓度C.相平衡常数D.吸收塔型式9 .在吸收操作中，以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为 A_oA. xe - x ; B. x - xe ; C. xi -x ; D. x - xi10 .操作中的吸收塔，当其它操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度， 则吸收率将（A ）;又当用清水作吸收剂时，当其它操作条件不变，仅降低入塔气体浓度则吸收率将（C ）A、增大;B、降低;C、不变;D、不确定E将（A ）,平衡常数11、对常压操作的

6、低浓度吸收系统，当系统温度升高时，亨利系数m将（A ）,溶解度系数H将（B ）。A.增加B.降低C.不变D.不确定 12、据双膜模型的基本假设，固定相界面两侧的扩散阻力集中在两层虚拟的静止膜层之内,但对于易溶气体的吸收，则为 （A ）。A.气膜阻力远大于液膜阻力，属于气膜控制过程B.气膜阻力远大于液膜阻力，属于液膜控制过程C.气膜阻力远小于液膜阻力，属于气膜控制过程D.气膜阻力远小于液膜阻力，属于液膜控制过程13、关于双膜模型的描述，错误的是 （D ）。A.气液两相接触时，有稳定相界面，且界面处气液两相达平衡B.相界面两侧各有一停滞膜，膜内传质方式为分子扩散C.传质阻力全部集中在停滞膜内，膜外

7、传质阻力为零D.相界面处有阻力存在，计算中不可忽略14、对于溶质浓度较大的稀溶液（仍为低浓度吸收），单方向扩散速率和等分子反向扩散速率的大小关系是（A ）。A.单方向扩散速率大于或等于等分子反向扩散速率B.单方向扩散速率小于等分子反向扩散速率C.单方向扩散速率等于二分之一等分子反向扩散速率D.单方向扩散速率等于三分之一等分子反向扩散速率三.简答题1 .简述吸收剂的选取标准。答：对溶质组分有较大的溶解度；溶质组分有良好的选择性； 不易挥发；黏度低；无毒、无 腐蚀性、不易燃烧、不发泡、价廉易得，并具有化学稳定性等要求。2 .实际操作时的液气比可否小于或等于最小液气比？此时吸收塔是否能操作？将会发生

8、什么现象？可以，能，但达不到指定的吸收要求四、计算题1、在总压101.3kPa ,温度30 c的条件下，SO2摩尔分率为 0.3的混合气体与 SO2摩 尔分率 为0.01的水溶液相接触，试问： （1）从液相分析 SO2的传质方向； （2）从 气相分析，其它条件不变，温度降到 0 c时SO2的传质方向； （3）其它条件不变，从气相分析，总压提高到 202.6kPa时SO2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔 率差表示的传质推动力。（15分） 已知总压101.3kPa ,温度30 c条件下 SO2在水中的亨利系数 E=4850kPa ;总压101.3kPa ,温度0c的条件下，SO2在水中

9、的亨利系数E=1670kPa* *解：(1) m= E /P = 4850/101.3=47.88从液相分析xe = y /m =0.3/ 47.88= 0.00627 < 0.01故SO2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。(3分)(2) m = E / P =1670/ 101.3 = 16.49从气相分析 ye=mx=16.49X0.01=0.16< y=0.3 故SO2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。(3分)(3)在总压 202.6kPa ,温度 30 c条件下，SO2在水中的亨利系数E=4850kPa m= E/ p = 4850/202.6 = 23.94从气相分析

10、ye=mx=23.94X0.01=0.24 < y=0.3故SO2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。（3分)xe = y / m = 0 .3/23.94= 0.0125（3分）以液相摩尔分数表示的吸收推动力为Ax=xe x=0.0125 -0.01=0.0025以气相摩尔分数表示的吸收推动力为Ay= y ye=0.3-0.24=0.06 （3 分）2.在某常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气。废气中氨的浓度为0.08(摩尔分数),要求回收率不低于 98%。操作液气比L = 2 ，操作条件下的平衡关系为y=1.48x ,气相体积总传质系数 Kya=125kmol/(m3.h) 。试

11、求:(1)吸收液浓度；(2)吸收操作线方程；(3)若G =100kmol/m 2?h,求填料层高度。解(1) y a = y b (1 - 刀)=0.08 * (1 - 0.98) = 0.0016G (y b - y a) = L ( xb - x a )1(0.08 - 0.0016) = 2( xb - 0)xb = 0.0392(3) y=L/Gx+(ya L/Gxa尸 2 x + 0.0016(4) H OG = G/ K y a=100/125= 0.8mS= mG / L=1.48/2 = 0.74(1-5)，/。-。.7力4 + 0.74 1-054 L 00)16= 10X)

12、8ho =10.08*0.8=8.06m4.在总压为100kPa、温度为30 c时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数 k G=3.84 X10-6 kmol/（m2 s kPa ）,液相传质系数k L =1.83 X10-4 m/s ,假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05 ,其气相平衡分压为 6.7kPa。求当塔内某截面上气、液组成分别为 y=0.05 , x=0.01 时（1）以p A - p A e 、 cAe-c A表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数；（2）分析该过程的控制因素。解： （1）根据亨利定律 E = p Ae / x = 6

13、 .7/0.05 = 134kPa相平衡常数 m = E /p =134/100 = 1.34溶解度常数 H = pS / EM s = 1000/ （134 X 18） = 0.4146 p A - p A e =100 X0.05-134 X0.01=3.66kPa1 心码% I_0.4146x1.83x1073.86幻IT“ 一=13180+240617=253797K G = 3.94 X 10 -6 kmol/ (m2 s kPa)N A = K G ( pA - pA e ) =3.94 X10-6 X3.66=1.44 X10-5 kmol/ ( m 2 s)cA = 0.01

14、/ (0.99x 18 / 1000)= 0.56 kmol/m 3cAe - cA =0.4146X100 X0.05 - 0.56=1.513 kmol/m3KL = K G / H =3.94 X 10 -6 / 0.4146 =9.5 X 10 -6 m/sN A = K L (cAe - cA ) =9.5 X10-6 X1.513=1.438 X10-5 kmol/ (m2s)(2)与p A - p A e 表示的传质总推动力相应的传质阻力为253797 (m2 s kPa)/ kmol ;其中气相阻力为 1 / kG = 240617 m2 s kPa/ kmol ;液相阻力 1

15、 / Hk L = 13180 m2 s kPa/ kmol ;气相阻力占总阻力的百分数为240617/ 253797 X 100% = 94.8%。故该传质过程为气膜控制过程。5.在一塔径为0.8m的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为1400kg/h ,气体总压为 101.3kPa ,其中氨的分压为1.333 kPa 。若实际吸收剂用量为最小用量的1.4倍，操作温度(293K)下的气液相平衡关系为Y=0.75X ,气相总体积吸收系数为0.088kmol/m3 s,试求(1 )每小时用水量；(2)用平均推动力法求出所需填料层高度。Y1

16、 =y1 /(1 - y1) = 0.0134解(1)y1 =1.333 /101.3 = 0.0132Y2 = Y1 (1 - r ) = 0.0134(1 - 0.995) = 0.0000669X2 = 0因混合气中氨含量很少，故 M = 29kg/kmolV = 1400 / 29 * (1 - 0.0132) = 47.7 kmol/hQ = 0.785 X 0.8 2 = 0.5 m2得 Lmin = V(Y1 -Y2)/(X1 *-X2)=47.7(0.0134- 0.0000669)/35.6kmol/h实际吸收剂用量L=1.4Lmin=1.4X35.4=49.8kmol/h(

17、2) X1 = X2+V (Y1 Y2) /L = 0+ 47.7(0.0134-0.0000669)/49.8 = 0.0128(0.0134/0.75-0)=Y1* = 0.75 X 0.0128 = 0.00953Y2* = 0? Y1=Y1-Y1* = 0.0134 - 0.00953 = 0.00387? Y2 = Y2 - Y2* = 0.0000669 -0 = 0.0000669Ym = ( ? Y1 - ? Y2)/ln( ? Y1/ ? Y2)=(0.00387- 0.0000669)/ ln(0.00387/0.0000669 )=0.000936N OG =(Y1 -

18、Y2)/? Ym=14.24H OG = V/(K Y a Q)=(47.7/3600)/(0.088*0.5)=0.3Z = N OG * H OG =14.24X0.30=4.27m6.在一填料塔中用清水吸收氨空气中的低浓氨气，若清水量适量加大，其余操作条件不变，则y 2、 x1如何变化？（已知体积传质系数随气量变化关系为k Y a工G0.8）解：用水吸收混合气中的氨为气膜控制过程，故 K Y a =k Y a 8 G0.8因气体流量 G不变，所以 k Y a近似不变。由于 K Y a=k Y a G0.8k Y a不变 所以HOG 不变。因塔高不变，故根据 H= N OG * H OG

19、可知 N OG 不变。当清水量加大时，因 1/A = m/(L/G)，故1/A 降低，由图可以看出(y1-mx2)/(y2-mx2) 会增大，故y 2将下降。根据物料衡算L( x1 - x 2 ) = G ( y1 - y 2 )可近似推出x1将下降。4.在一填料吸收塔内，用含溶质为0.0099(摩尔比)的吸收剂逆流吸收混合气中溶质的85%,进塔气体中溶质浓度为0.091 (摩尔比)，操作液气比为0.9,已知操作条件下系统的平衡关系为ye= 0.86 x，假设体积传质系数与流动方式无关。试求(1)逆流操作改为并流操作后所得吸收液的浓度；(2)逆流操作与并流操作平均吸收推动力的比。解： 逆流吸收

20、时，已知 y1 = 0.091, x 2 = 0.0099所以 y 2 = y1 (1 - r ) = 0.091(1 - 0.85) = 0.01365x1 = x2+V (y1 y2 ) /L=0.0099+(0.091 - 0.01365)/ 0.9 = 0.09584Y 1* = 0.86*X1 = 0.86X 0.09584 = 0.0824Y2* = 0.86*X 2 = 0.86X 0.0099 = 0.008514? Y1 = Y1 - Y1* = 0.091 - 0.0824 = 0.0086? Y2 = Y2 - Y2* = 0.01365 - 0.008514 = 0.005136? Ym = ( ? Y1 - ? Y2)/ln (Y1/Y2)= (0.0086 - 0.005136)/ ln(0.0086/0.00513