化工原理课后作业吸收

1、6.吸收一、单选题1 .用纯溶剂吸收混合气中的溶质。逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度yi上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y2和吸收率中的变化为：（）。C（A）y2上升，中下降（B）y2下降，邛上升（C）y2上升，中不变（D）y2上升，邛变化不确定2 .在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但人口气量增加，则气相总传质单元数（）。BA增加B减少C不变D不定3 .在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但人口气量增加，则出口气体组成将（）AA增加B减少C不变D不定4 .在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但人口气量增加，则出口液

2、体组成（）AA增加B减少C不变D不定5 .低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元数将（）。CA增加B减少C不变D不定6 .低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元高度将（）。CA增加B减少C不变D不定7 .低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相出口组成将（）。AA增加B减少C不变D不定8 .低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则液相出口组成将（）。AA增加B减少C不变D不定9 .正常操作下的逆流吸收

3、塔，若因某种原因使液体量减少以至液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生？C（A）出塔液体浓度增加，回收率增加（B）出塔气体浓度增加，但出塔液体浓度不变（C）出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加（D）在塔下部将发生解吸现象10 .最大吸收率与（）无关。DA液气比B液体入塔浓度C相平衡常数D吸收塔型式11 .逆流填料吸收塔，当吸收因数A<1且填料为无穷高时，气液两相将在（）达到平衡。BA塔顶B塔底C塔中部D塔外部12 .某吸收过程，已知ky=4河0-1kmol/m2.s,kx=8X10'4kmol/m2.s,由此可知该过程为（）。AA液膜控制B气膜控制C判断依据不足D液膜阻力和

4、气膜阻力相差不大二、填空题1 .物理吸收操作属于（）过程。传质2 .物理吸收操作是一组分通过另一停滞组分的（）扩散。单向3 .当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+（）1/kx。m4 .吸收塔底部的排液管成U形，目的是起（）作用，以防止（）。液封作用气体倒灌5 .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（）。达不到要求的吸收分离效果6 .若吸收剂入塔浓度为降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率（）。增大7 .若吸收剂入塔浓度X降低，其它操作条件不变，则出口气体浓度（）。降低8 .含SO为10%（体积）的气体混合物与浓度c为0.02kmo

5、l/m3的SO水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p=1.62c（大气压），则SO将从（）相向（）相转移。气相液相9 .含SO为10%（体积）的气体混合物与浓度c为0.02kmol/m3的SO水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p*=1.62c（大气压），以气相组成表示的传质总推动力为（）大气压。0.0676atm10 .含SO为10%（体积）的气体混合物与浓度c为0.02kmol/m3的SO水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p*=1.62c（大气压），以液相组成表示的传质总推动力为（）kmol/m3。0.0417kmol/m311.总传

6、质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+H/kG,其中l/k1为（）液膜阻力12.总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+H/kG,当（）项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。气膜阻力H/kG13.总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kl+H/Kg,其中H/kG为（）气膜阻力14 .总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL二l/kL+H/kG,当（）项可忽略时，表示该吸收过程为气膜控制。液膜阻力l/kL15 .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（）气体。难溶16 .亨利定律的表达式之一为p*=Ex,若某气体在水

7、中的亨利系数E值很小，说明该气体为（）气体。易溶17 .低浓度气体吸收中，已知平衡关系y*=2x,kxa=0.2kmol/m3.s,kya=2xl0-4kmol/m3.s,则此体系属（）控制。气膜18 .吸收过程的传质速率式：Na=Kg（）=ky（）。（p-p*）（y-yi）19 .压力（），温度（），将有利于吸收的进行。增高降低A组分。若y下降，L、V、P、T等不变，则回收率A组分。若L增加，其余操作条件不变，则出塔液20 .通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，填料层高度趋向（）。无穷大21 .某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中（）。减小22 .某操作中的吸收塔，用

8、清水逆流吸收气体混合物中体浓度（）。降低23 .吸收因数A可表示为（）。L/mV24.吸收因数A在Y-X图上的几何意义是（）。操作线斜率与平衡线斜率之比25.脱吸因数S可表示为（）。mV/L26 .脱吸因数S在Y-X图上的几何意义是（）。平衡线斜率与操作线斜率之比27 .在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，气体出口组成将（）。增加28 .在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，液体出口组成将（）。减少29 .在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少

9、，对液膜控制系统，溶质解吸率将（）。增加30 .实验室用水逆流吸收空气中的CO,当水量和空气量一定时，增加CO量，则入塔气体浓度（）。增加31 .实验室用水逆流吸收空气中的CO,当水量和空气量一定时，增加CO量，出塔气体浓度（）。增加32 .实验室用水逆流吸收空气中的CO,当水量和空气量一定时，增加CO量，出塔液体浓度（）。增加33 .吸收过程物料衡算时的基本假定是：（1）（）;（2）（）。气相中惰性气体不溶于液相吸收剂不挥发34 .在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将（）。减小35 .在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则操作线将（）

10、平衡线。靠近36 .在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则设备费用将（）。增加37 .对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的HJ各（）不变38 .对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的Nog（）增加39 .提高吸收剂用量对吸收是有利的。当系统为气膜控制时，Kya值将（）基本不变或不变40 .提高吸收剂用量对吸收是有利的。当系统为液膜控制时，Kya值将（）。变大41 .在吸收过程中，若液气比等于最小液气比时，则塔高为（）。无穷大42 .如果一个低浓度气体吸收塔的气相总传质单元数<=1,则此塔的进出口浓度差（Y1-Y2）将等于（）塔内按气相组

11、成表示的平均推动力计算1 .吸收剂用量对气体极限残余浓度的影响用纯水逆流吸收气体混合物中的SO2（其余组分可视为惰性成分），混合物中SO2的初始浓度为5%（体积百分数）,在操作条件下相平衡关系y=5.0x,试分别计算液气比为4与6时气体的极限出口浓度。解：当填料塔为无限高，气休出口浓度达极限值，此时操作线与平衡线相交。对于逆流操作，操作线与平衡线交点位置取决于液气比与相平衡常数m的相对大小。当L/G=4,（L/G<m=时，操作线ab与平衡线交于塔底（见附图点b）,由相平衡关系可以计算液体出口的最大浓度为：由物料衡算关系可求得气体的极限出口浓度为：I趴一一=0.05-4丈（0.01-0）0

12、.01*当L/G=6时（L/G>m）,操作线a，b，与平衡线交于塔顶（见附图中点a'）,由平衡关系可以计算气体极限出口浓度为：由物料衡算关系可求得液体出口浓度为:从以上计算结果可知，当L/G<m时，气体的极限残余浓度随L/G增大而减小；当L/G>m时，气体的极限浓度只取决于吸收剂初始浓度，而与吸收剂的用量无关。2 .逆流与并流操作最小吸收剂用量在总压为3.039X105Pag色对）、温度为20c下用纯水吸收混合气体中的SO2,SO2的初始浓度为0.05（摩尔分率），要求在处理后的气体中SO2含量不超过1%（体积百分数）。已知在常压下20c时的平衡关系为y=13.9x,

13、试求逆流与并流操作时的最小液气比（L/G）各为多少？解：由常压下20c时的相平衡关系y=13.9x,可求得p=3.039x105Pa、t=20C时的相平衡常数为：_1七里二101"10”.131-3.0方有诵=4*63（1）逆流操作时，气体出口与吸收剂入口皆位于塔顶，故操作线的一个端点（y2,x2）的位置已经确定（附图b中点b）0当吸收剂用量为最小时，操作线将在塔底与平衡线相交于点d,即“max=y1/m。于是，由物料衡算式可求得最小液气比为：%一北=岂。立一0,91,小F-305'一£4.63Fi附图（a）附图（b）（2）并流操作时，气体与液体进口皆位于塔顶，故操

14、作线一端点（叫、x2）的位置已确定（附图b中点c）。当吸收列用量最小时，气液两相同样在塔底达到平衡，操作线与平衡线交于d点，此时x；max=地。由物料衡算式可得最小液气m比为0,05-。.01”4.G3从以上计算结果可以看出，在同样的操作条件下完成同样的分离任务，逆流操作所需要的最小液气比远小于井流。因此，从平衡观点看，逆流操作优于并流操作。3.吸收塔高的计算某生产过程产生两股含有HCl的混和气体，一股流量G；=0.015kmo1/s,HCI浓度yG1=0.1（摩尔分率），另一股流量G；=0.015kmo1/s,HCl浓度yG2=0.04（摩尔分率）。今拟用一个吸收塔回收二股气体中的HCl,总

15、回收率不低于85%,历用吸收剂为20c纯水，亨利系数E=2.786X105Pa,操作压强为常压，试求：（1）将两股物料混和后由塔底入塔（附图a中点a）,最小吸收剂用量为多少？若将第二股气流在适当高度单独加入塔内（附图a中点b）,最小吸收刘用量有何变化？（2）若空塔速度取0.5m/s,并已测得在此气速下Kya=8x10kmo1/（s.m2）,实际液气比取最小液气比的1.2倍，混合进料所需塔高为多少？（3）若塔径与实际液气比与（2）相同，第二股气流在最佳位置进料，所需塔高为多少？中间加料位于何处？解：（1）在操作条件下，系统的相平衡常数为:E2,706X10'两股气体混和后的浓度为:气体出

16、口浓度为内=U-之(1-0*5)*0,07040105，两股气体混合后进塔的最小液气比（参见附图b）为:0.07-0.01050.07=2.3373r附图（a）2J5L4产2.3375G=2.3375(6/+GJ)k2.337GX0.O3M,。沔1km口.OJOc当两股气体分别进塔时，塔下半部的液气比大于上半部，操作线将首先在中间加料处与平衡线相交（参见附图c）,对中间加料口至塔顶这一段作物料衡算，可求出为达到分离要求所需要的最小液气比为”0,04-0.01050.04=2*028,2.75LLp-2*028(?之2.Q28(GJ+G/)=X0,03=0.0608km。*吸收塔下半部的液气比L

17、n/G1=4.056,对下半部作物料杨算可得液体最X(OJ-0.04)+4=0.0293.大出口浓度为1mH工JJ（_1（#G1J加0+连接（y2,0）、（yG2,江）和（yGi,邑）三点即得分段进料的操作线<2>混和气体的总体积流量为T293旷=22.4'下一（3/+G2/）h22.4x0/3=0.721m"s,/0z/o吸收塔直径为*/胃&遂嘉，吸收塔内的气体流率为G=3.UXh355z:=0.0208kol/（m2.s）,吸收塔内实际液体流率为1.2人,一4X1.2X0.07013J4Xlt3552由物料衡算式可求液体出口浓度为=与（打）+#2=嚼黑

18、X<0-07-0.01）=0.0214.LVeUboO平均传质推动力为（孙一川孙）（U2-加工2）_（0.07-2.75X0.0214）-0.011T瑞10.072.75X0.0214ln0.01=0.0106,所需塔高Gy）-y20.02080.07-0.01=K/Xy.:双汕0.0106=14.7mo在实际液气比下的操作线如附图b线段eV所示。(3)在吸收塔的上半部,G=0.0208kmcl/(m2.。，E二0.0583kmcl/(rn"s)由物料衡算可求得中间加料处吸收液浓度为孙=-的2-？2)+*2=r：H1'X<0,04-0,01)=0.0107,上半部

19、的平均传质推动力为(九2一次孙)一(92一切孙)（0.042.75乂。0107）-0.0In扣2-吟y2-mx2In0.04-2.75X0.0107=0.0103,O.O,l上半部所需增高为口G氏=了尸作2-力0.0208.ev*8X1070.04:0.01_7x0.0103-7.57m,在吸收塔下半部,液体流率不变，气体流率减半，液体出口浓度为G%1=-JG2)+xA=皆黑号x(0.1-0.04)+0.0107=0.0225,UUOoo下半部平均借质推动力为aJ-(阻二”-一吟>%I-哈JIrs-tt>>,gL吟(0.1-2.75X0,0214)-(0,04-2.76X0,

20、0107>n匚工；G.E75B靛n°02度,00.04-2.75x0.0107下半部所需塔高GhGLilGZ0401040*10.04_H心乂-一近二年"市'乂一两一=3.4Sm在实际回流比下，单独进料的操作线如附图，中所示,吸收者总高度+Ha=7.57+3.46-Uma吸收的目的是为了实现混合气体的分离，而两股组成不同的气体相混和与此目的背道而驰。本例计算结果表明，在平衡方面，混和进料所需要的最小液气比大于单独进料的量小液气比，在速率方面，为完成同样吸收任务，混和进料所需要的塔高更高.4.吸收剂再循环对所需塔高的影响用纯水吸收空气一氨混合气体中的氨，氨的初始

21、浓度为0.05（摩尔分率），要求氨回收率不低于95%,塔底得到的氨水浓度不低于0.05。已知在操作条件下气液平衡关系ye=0.95x,试计算：1）采用逆流操作，气体流率改0A2Lmol/曲G,体积传质系数K避=。Wtkmol/（m*M所福塔高为多少？（2）采用部分吸收剂再摘环流程（见附图），新鲜吸收剂与循环窿之比L/金=如，气体流速不变，K”也假定不变，所需增高为荡少？解工（1）体出口法度为（1一4）船三（I-0.95）X".05=0.0025,由物料街算可求得液气比为Lyj-ya0.05-0.0025门G=高f=二0,95,因与=加=%95,传质平均推动力为A-=Ay2=0,002

22、5,所需塔高为-0_片-%=一.°2y。一5-G创25-国&垢一2-1Lx-.Q诵5-（2）吸收剂入塔浓度N0.00238,上直比1。*。5町=j20¥T平均传质推魂力为Ay111H(V1rmjci)-出；一加之').；二一1犯W一vtv/y2mjta(0.05-0.郭乂6.05)-(0.0025-0.95X0.00238)JOJO,TM5-0.000963,in0*0025-6,95x0.0023R所需塔高为?vnj-H-ILPi«0.02(205-4.0Q25)6.02=0心GSif匕0之乂a050D025r%。A%-2X10-20*00096

23、349.3m。从本例计算结果可以看出，吸收剂再循环可使吸收剂入口浓度提高，平均传质推动力减小，如果传质系数改凶不变,则所需塔高增加。当循环至大到一定程度时，塔高再大也不可能达到分离要求。5 .吸收剂用量对传质系数的影响利用原有旧塔，以稀甑酸为溶刊吸收空气与氮混合个体中的氟,混合气中氮的初始浓度为0.05(摩尔分率)，摩尔流率为0.02kmol/fm.y),要求氮的回收率不低于95%.塔底液体中的氨含星不低于。02,因存在快速不再逆化学反应，相平衡常数讯为零,开工后，发现两和逆流接触时，氮的回收率只有80%,而采用溶剂再循环流程，循环球与新维落剂相同，可同时满足气.液两相的浓度要求.已知塔内填料

24、层高度为6m,试求两流程的体积传质系数K#各为多少，解*根据分离要求，气体的出口浓度应降为2=(1-0.95)X0,05=0,025新鲜吸收剂的用量为=0.0475(1)两相逆流揍触时，吸收率只达到0.8,气体的出口浓度为<1一/)Yl=(1-0.8)乂0*05=0.01，因掂匚0,塔内平均传质推动力为逆彼时的休租传质系数为=5.37X107-s)B-工1°lr/&4boC2)采用再楣环操作,气体出口浓度的=0.。025,塔内平均传用推动力为0.05-0.0025=InHi1。司50.00250.0158体状传质系敷为厘/=噂-*1一胞0.02O.O5-O.0O254i

25、,j、x0；0158-=9-98X106 .传质阻力较小侧流体的流量变化对吸收过程的影响用纯吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分，溶质的初始浓度为0.05.气体出口淡度为0.02,吸收液出口浓度为0.098（均为摩尔分率）。操作条件下的气液平衡美茶为V=05小两相逆流接触。已知此吸收过程为气相阻力控制，试求液体流鼠增加一倍时，可溶级分的喔收量有何变化？导致吸收量增加的原因何在T解原工况下的液气比是与=理口_=制5.,嗯G柏-M0.098w*原工况下的传质单元数为1.f/.mGUl吟,mG1Nog1-0,5/0.306In1(-"):.0.050.50.020.306*4,73.mGn&

26、quot;"L/Vzmxi中E1因此，吸收过程属气相阻力控制，液体流量垮加,传质系数及传啧单元商度近做不变.斯以，该塔所具有的传质单元数仍为4.73。据此，可求出液体流量增加后的气体出口浓度将上述界QG的计算式（喳收因数法）移项可得.mG1'-T叩"811-丁）-FL式中算得吸收液出塔浓度为p-=2X0.306=0.612,N&g=4.73,=0.06,“=0.00587»AQ2.”n0.05-0.005B7八八好，+了"1-打'=0+5=0.0721，新工况的平均推动力为%'.七建誓施"。必.0.QO587老工

27、况的平均推动力为,0.050.5xQ.Qf8>-0.020.05-0.5X0.0986=0,00634.0.02两工况格质吸收量之比为约1-'）-0.05fO.Q058.G&i一%）-QJ6-M含一*由传质速率式G-y。口号词,可知，落加传质阻力小的一蚓的流体流量，因传质系数基本不变,则溶质吸收量的增加主契由推动力增大而引起“此时吸收过程的调节机理至于改变了吸收推动力0反之,如果增加传质阻力较大德的流体流量，传质系数将明显增大，则溶质吸收量的甯加主要是由于传质系数增大的城故.7.提高回收率的代价在图示吸收塔内，用洗油吸收煤气中所需的苯蒸汽/入塔煤气含聿0/2(摩尔分率，下

28、同当液气比为。.16,洗油入口款度为0k05射，出塔煤气的残余浓度为0.M1#吸收操作的平衡关系为九、0/25与吸收塔底排出的洗油，在解吸塔内用过热蒸汽解吸.便解吸后的洗油中含笨浓度降为O.G05,解吸塔的气液比为0.365,平衡美系为打=3.16科吸收塔操作温度低.过程可视为气相阻力控制解吸塔温度高，过程可视为液相阻力控制.现欲将出塔煤气的含茶浓度降为O.M05,试问工(1)保持洗油入口浓度不变而增大液气比，能否达到要求？(2)若保持洗油流量不变而降低洗油入口浓度，解吸塔的蒸汽耗量需增加多少倍?V"-M第.(1)若保持物=0.005不变，则塔顶的气体平衡浓度为露=0.125的=0,125X0,005=0#000625>0.0005,故不可能将气体残余浓度降为O.OWS。(2)在原工