化工原理习题第四部分吸收答案

...wd......wd......wd...第四局部气体吸收一、填空题1．物理吸收操作属于传质过程。理吸收操作是一组分通过另一停滞组分的单向扩散。2．操作中的吸收塔，假设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别离效果。3．假设吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率增大。4．假设吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变，则出口气体浓度降低。5．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02kmol/m3的SO2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SO2将从气相向液相转移。6．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02kmol/m3的SO2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0.0676atm大气压。7．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l/kL为液膜阻力。8．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+H/kG，当气膜阻力H/kG项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。9．亨利定律的表达式之一为p*=Ex，假设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。10．亨利定律的表达式之一为p*=Ex，假设某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为易溶气体。11．低浓度气体吸收中，平衡关系y*=2x，kxa=0.2kmol/m3.s，kya=2l0-4kmol/m3.s，则此体系属气膜控制。12．压力增高，温度降低，将有利于吸收的进展。13．某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。假设y1下降，L、V、P、T等不变，则回收率减小。14．某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。假设L增加，其余操作条件不变，则出塔液体浓度降低。15．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。16．脱吸因数S可表示为mV/L，吸收因数A可表示为L/mV。17．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。18．在逆流解吸塔操作时，假设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。19．在逆流解吸塔操作时，假设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。20．吸收过程物料衡算时的根本假定是：〔1〕气相中惰性气体不溶于液相；〔2〕吸收剂不挥发。21．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，假设减少吸收剂用量，则传质推动力将减小。22．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，假设减少吸收剂用量，则操作线将靠近平衡线。23．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，假设减少吸收剂用量，则设备费用将增加。24．对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的HOG将不变。25．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将增加。26．如果一个低浓度气体吸收塔的气相总传质单元数NOG=1，则此塔的进出口浓度差〔Y1-Y2〕将等于塔内按气相组成表示的平均推动力。27.气体吸收计算中，表示设备〔填料〕效能上下的一个量是传质单元高度，而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。28.单向扩散中飘流因A>1。漂流因数可表示为，它反映由于总体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。29.一般来说，两组份的等分子反相扩散表达在精馏单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散表达在吸收操作中。30.板式塔的类型有泡罩塔、浮阀塔、筛板塔〔说出三种〕；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。30.分子扩散中菲克定律的表达式为31.易溶气体溶液上方的分压小，难溶气体溶液上方的分压大，只要组份在气相中的分压大于液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进展。32.根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在相界面两侧的液膜和气膜处，增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将___增大___。33.吸收的逆过程称为解吸。34.对于低浓度气体吸收，其气、液相平衡关系服亨利定律。35根据气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的不同，从而使气体混合物得以别离的操作称为吸收。36、当物系一定时，亨利系数E随系统的温度而变化，通常温度升高，E值增大。37、吸收塔的操作线斜率为液气比LS／VB，斜率越大，操作线平衡线，则各截面上吸收推动力增大。38.在低浓度的难容气体的逆流吸收塔中，假设其他条件不变而入塔液体量增加，则此塔的液相传质单元数NOL将减小，而气相总传质单元数NOG将不变，气体出口浓度ya将降低。39.在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中的溶质组分，其液气比L/G为2.7，平衡关系为Y=1.5X，假设溶质的吸收率为90%，则操作液气比与最小液气比之比值为2。40.含低浓度的难容气体的混合气体，在逆流填料吸收塔内进展吸收操作，传质阻力主要存在于液相中；假设增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数Kya值将增大；假设增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将减小；溶质A的吸收率将增大；假设系统的总压强升高，则亨利系数将不变，相平衡常数将减小。41.假设某气体在水中的恒里面系数E值很大，说明该气体为。难溶气体，该吸收过程为液膜控制过程。42.用逆流操作的吸收塔处理低浓度易溶溶质的气体混合物，其他条件均不变，而入口气体浓度增加，则此塔的液相总传质单元数不变，出口气体组成增加，出口液相组成增加。43.在吸收操作过程中，保持气液相流量、气相进口组成不变，假设液相进口浓度降低，则塔内平均传质推动力将增大，气相出口浓度将减小。44.对填料塔期末控制的逆流吸收过程，假设其他操作条件不变，将气液流量同比例减小，则气体出塔组成y2将减小，液体出塔组成X1将增大。二、选择题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y1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y2和吸收率的变化为：〔C〕。Ay2上升，下降By2下降，上升C〕y2上升，不变D〕y2上升，变化不确定2．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，假设其它条件不变，但入口气量增加，则气相总传质单元数〔B〕。A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，假设其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将〔A〕。A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，假设其它条件不变，但入口气量增加，则出口液体组成〔A〕。A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，假设其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元数将〔C〕。A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，假设其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元高度将〔C〕。A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，假设其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相出口组成将〔A〕。A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，假设其它条件不变，但入口液体组成增高时，则液相出口组成将〔A〕。A增加B减少C不变D不定9．正常操作下的逆流吸收塔，假设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，以下哪些情况将发生〔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〔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11．逆流填料吸收塔，当吸收因数A1且填料为无穷高时，气液两相将在〔B〕到达平衡。A塔顶B塔底C塔中部D塔外部12．某吸收过程，ky=410-1kmol/m2.s，kx=810-4kmol/m2.s，由此可知该过程为〔A〕。A液膜控制B气膜控制C判断依据缺乏D液膜阻力和气膜阻力相差不大12.在吸收操作中，假设C*-C≈Ci-C，则该过程为A。A.液膜控制B.气模控制C.双膜控制D.不能确定13.在吸收操作中，已液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为A。A.X*-XB.X-X*C.Xi-XD.X-Xi14.、某吸收过程中溶质与吸收剂之间有明显的化学反响，称之为〔C〕。A：物理吸收B：单组分吸收C：化学吸收D：非等温吸收2、15.为使脱吸操作易于进展，通常可采用〔A〕A：升温，减压B：升温，加压C：降温，减压D：降温，加压16、在以下吸收操作中，属于气膜控制的是〔C〕A：用水吸收CO2B：用水吸收H2C：用水吸收氨气D：用水吸收O217、吸收是别离〔B〕的单元操作。A：液体混合物B：气体混合物C：悬浮液D：含尘气体18、吸收的逆过程称为〔B〕A：蒸馏B：解吸C：萃取D：过滤19、气体在同一种溶质中的溶解度随温度的升高而〔B〕A：增大B：减小C：不变D：无关20、吸收操作过程气、液相平衡关系符合〔C〕A：拉乌尔定律B：费克定律C：亨利定律D：傅立叶定律21、下述说法中正确的选项是〔D〕A：用水吸收氨属于难溶气体的吸收，为液膜阻力控制B：常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制C：用水吸收氧属于难溶吸收，为气膜阻力控制D：用水吸收二氧化硫为具有中等溶解度的气体吸收，气膜阻力和液膜阻力都不可忽略22、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(A).A：1.733B：2.733C：1D：无法确定23、在吸收传质过程中，它的方向和限度取决于吸收质在气液两相的平衡关系，假设要进展吸收操作，则应控制〔A〕A：pA>pA*B：pA=pA*C：pA<pA*D：pA≤pA*24、吸收速率方程中，吸收系数为KY时，其对应的传质推动力为〔A〕A：Y-Y*B：y-y*C：p-p*D：C-C*25、常压下用水逆流吸收空气中的CO2，假设增加水的用量，则出口气体中CO2的浓度将〔B〕A：增大B：减小C：不变D：不能确定26、吸收过程相际传质的极限是〔D〕A：相互接触的两相之间浓度相等。B：相互接触的两相之间压强相等。C：相互接触的两相之间温度相等。D：相互接触的两相之间到达相平衡的状态。27、难溶气体的传质阻力主要集中在〔B〕。A：气膜一侧B：液膜一侧C：相界面上D：液相主体中28、在吸收操作中，吸收的推动力是〔B〕A：温度差B：浓度差C：气液相平衡关系D：压力差29、某低浓度逆流吸收塔在正常操作一段时间后，发现气体出口含量y2增大，原因可能是C。A.气体进口含量y1下降B.吸收剂温度降低C.入塔的吸收剂量减少D.前述三个原因都有/30、根据双模理论，在气液接触的相界面处D。A.气相组成大于液相组成B.气相组成小于液相组成C.气相组成等于液相组成D.气相组成与液相组成大小不定31、根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数B。A大于液相传质分系数B近似等于液相传质分系数C小于气相传质分系数D近似等于气相传质分系数32、单向扩散中飘流因子A。A>1B<1C=1D不一定33、SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则A。At1<t2Bt3>t2Ct1>t2Dt3<t134、逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在B到达平衡。A塔顶B塔底C塔中部D不确定37、料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数NOGA.A增加B减少C不变D不确定三、判断题1、吸收操作线方程的斜率是L/V。〔√〕2、脱吸因数S的表达式为L/mV。〔×〕3、用水吸收H2属于液膜吸收。〔√〕4、吸收过程中，当吸收操作线与平衡线相切或相交时，吸收剂用量最少，吸收推动力最大。〔×〕5、高温有利于吸收操作。〔×〕6、高压有利于解吸操作。〔×〕7、亨利定律中亨利系数E与m间的关系是。〔√〕8、费克定律描述的是分子扩散速率根本规律。〔√〕9、等分子反扣扩散适合于描述吸收过程中的传质速率关系。〔×〕10、当填料层高度等级于传质单元高度HOG时，则该段填料层的传质单元数NOG＝1。〔√〕11、在液相中，假设温度提高1倍，粘度不变，则扩散系数D增大1倍。〔√〕12、当气体处理量及初、终浓度已被确定，假设减少吸收剂用量，操作线斜率不变。〔×〕13、漂流因数反映分子扩散对传质速率的影响。〔×〕14、对流扩散就是涡流扩散。〔×〕15、计算填料吸收塔时，其NOG的含意是传质单元高度。(×)16、工业上的吸收是在吸收塔中进展的,逆流操作有利于吸收完全并可获得较大的传质推动力。〔√〕17、吸收操作时，在Y-X图上吸收操作线的位置总是位于平衡线的上方。〔√〕18、对于逆流操作的填料吸收塔，当气速一定时，增大吸收剂的用量，则出塔溶液浓度降低，吸收推动力增大。〔√〕19、溶解度系数H值很大，为易溶气体。〔√〕四、简答题1、吸收传质中双膜理论的根本论点有哪些答：双膜理论的根本论点为：①吸收时，在气、液相间有一一固定的界面，界面两侧分别存在着气膜和液膜，两膜内均呈滞流流动。吸收过程中溶质以稳定的分子扩散的方式从气相主体连续通过此两层停滞膜而进入液相主体。②在相界面上两相互成平衡状态，不存在吸收阻力。③吸收阻力集中在两层膜内，两膜以外为气相主体和液相主体，处于充分湍动，各点浓度均一，不存在浓度差。2、吸收速率方程有哪些表达方式〔以总吸收系数表示〕答：吸收速率方程的表达式有：NA＝KY〔Y-Y＊〕＝Ky〔y-y*〕＝KX〔X＊-X〕＝Kχ〔χ＊-χ〕＝KG〔p-p＊〕＝KL〔C＊-C〕3、请写出亨利定律的几种表达形式，并说明它们的适用场合。答：亨利定律的表达式为：、它们适用于低浓度气体吸收，稀溶液的情况。4、提高吸收速率应采取哪些措施答：〔1〕增大湍动程度〔2〕增大气液接触，从而增大传质系数〔3〕增大液气比，使传质推动力增大。5、填料吸收塔由哪几局部构成答：填料吸收塔由塔体、填料、液体喷淋装置、液体再分布器、气、液进出口装置构成。6、列出你所知道的填料种类。答：拉西环、鲍尔环、阶梯环、θ网环、弧鞍形、矩鞍形、波纹填料、θ环、鞍形网等7、什么叫液泛现象答：当气速增大，使气、液间的摩擦阻力增大至足以阻止液体下流，塔内液体迅速积累而到达泛滥，液体被气流带出塔顶，吸收操作完全被破坏，此现象即为液泛现象。请说明填料吸收塔中设置液体再分布器的作用。答：填料吸收塔中每隔一定距离设置液再分布器是为了防止在填料层中液体发生偏流现象而使液体分布不均匀，从而影响吸收效果的一种措施。9、求取最小液气比有何意义?适宜液气比方何选择?增大液气比对操作线有何影响?答：溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时，欲到达别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展。当液气比比最小液气比还小时，有一局部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。与解吸的分界限。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。10、物理吸收与化学吸收的主要区别在哪里?答：物理吸收，主要是物理溶解过程，是可逆过程，热效应较小，吸收效率也低。化学吸收，是化学反响过程，混合气中某组分与溶剂或溶液中其他物质发生反响，一般为不可逆过程，热效应也大，吸收效率高。11、吸收与解吸在什么情况下发生?从平衡线与操作线的位置加以说明。答：当混合气中溶质A的分压大于与溶液中溶质A浓度成平衡的气体分压时〔ｐ>ｐ〕，发生吸收过程，反之，当ｐ<ｐ时，发生解吸过程。显示在相图中，操作线在平衡线上方，为吸收。操作线在平衡线下方，为解吸。12、何谓气膜控制吸收?如何提高吸收总系数答：当溶质气体A为易溶气体时，ｍ值较小，1/K＝1/k＋m/k，1/K≈1/k，此时为气膜控制吸收。因为K≈k，所以关键是提高气相传质分系数ｋ。增大湍动程度，提高气液接触面积，可提高k。13、何谓液膜控制吸收?如何提高吸收总系数?答：当气体为难溶气体时，m值较大，1/K＝1/k＋1/k，1/K≈1/k，此时为液膜控制吸收。因为K≈k，所以关键是提高液相传质分系数k。降低液膜厚度是提高k的有效方法。14、试说明填料吸收塔由哪几个主要局部组成并指出气、液的流向。答：组成：由塔体、填料、液体喷淋装置、填料的支承栅板和气液进出口装置流向：混合气由塔底进入与塔顶喷淋而下的吸收剂逆流接触，后分别排出塔外。15、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；〔3〕、适当增大吸收剂的用量〔增大喷淋密度〕,可使回收率提高〔但会导致操作费增大，溶液浓度X下降〕；〔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。图10-29例10-21附图五、计算题图10-29例10-21附图1某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为V=16kol/，操作压力P=101.3kPa。容积传质系数，，相平衡关系为〔式中气相分压的单位是kPa，平衡浓度单位是〕。求：容积总传质系数及传质单元高度；解：由亨利定律=液相阻力占总阻力的百分数为：2、低含量气体逆流吸收，试证：式中为塔底的吸收推动力；为塔顶的吸收推动力。证明：由物料衡算得：低浓度吸收得3、某填料吸收塔用含溶质的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比L/V=3，气体入口质量分数回收率可达。物系的平衡关系为y=2x。今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至，试求：可溶组分的回收率下降至多少液相出塔摩尔分数升高至多少解：〔1〕=当上升时，由于不变，不变也不变，即物料衡算=4、有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%〔均为摩尔%〕。填料塔直径为0.8m，填料层体积为3m3，平衡关系为Y=1.4X，Kya=38.5kmol/h。问〔1〕出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用〔2〕假设在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%，该塔能否使用〔注：在此条件下不会发生液泛〕解：〔1〕惰性气体流量该塔现有填料层高度因为所以该塔不适合。〔2〕吸收剂用量增大10%时因为所以该塔适合。5、一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。操作条件下气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气组成为0.04〔A的摩尔分率，下同〕，出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求：〔1〕液气比为最小液气比的多少倍〔2〕所需填料层高度〔3〕假设气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033，求此时填料层高度为假设干米解：〔1〕液气比为最小液气比的多少倍?则(2〕所需填料层高度故(3)此条件下的填料层高度。6、某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。该塔填料层总高度为9m，平衡关系Y=1.4X，测得气体进、出口浓度Y1=0.03，Y2=0.002，液体出口浓度X1=0.015〔均为摩尔比〕。试求：〔1〕操作液气比L/V；〔2〕气相总传质单元高度HOG，〔3〕如果限定气体出口浓度Y2=0.0015，为此拟增加填料层高度，在保持液气比不变的条件下应增加多少解：〔1〕操作液气比L/V；〔2〕气相总传质单元高度HOG，因故=0.0015其它条件不变，则不变新情况下的传质单元数为：故/7、某厂吸收塔填料层高度为4m，用水吸收尾气中的有害组分A，平衡关系为Y=1.5X，塔顶X2=0，Y2=0.004，塔底X1=0.008，Y1=0.02，求：气相总传质单元高度；操作液气比为最小液气比的多少倍；由于法定排放浓度Y2必须小于0.002，所以拟将填料层加高，假设液气流量不变，传质单元高度的变化亦可忽略不计，问填料层应加高多少解:〔1〕气相总传质单元高度〔2〕操作液气比为最小液气比的多少倍因为X2=0，故则〔3〕则所以所以在总压P=500kN/m2、温度t=27℃下使含CO23.0%〔体积分率〕的气体与含CO2370g/m3的水相接触，试判断是发生吸收还是解吸?并计算以CO：在操作条件下，亨利系数E=1.73×105kN/m2，水溶液的密度可取1000kg/m3，CO2的相对分子质量为44.【解】此题是考察对亨利定律是否能灵活应用。主要是应用亨利定律，计算出与溶液相平衡的气相分压PA*，再与气相主体中CO2的分压PA进展比拟。假设PA*<PA,则发生吸收现象；PA*=PA，则两相平衡；PA*>PA，则发生解吸现象。由题意可知，对稀水溶液，于是而气相主体中CO2的分压可见，，故将发生解吸现象。以分压表示的总传质推动力9、一逆流操作的常压填料吸收塔，拟用清水吸收混合气所含的少量溶质。入塔气体中含溶质1%〔体积分率〕，经吸收后要求溶质被回收80%，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的关系为y=x，气相总传质单元高度为1.2m，试求所需填料层高度。【解】此题为典型的吸收设计型问题，涉及有关吸收计算的最根本的解题方法。由最小液气比入手，通过计算出实际的液气比，找到脱吸因数，计算出传质单元数，最后确定整个塔高。属于低浓气体吸收。(1)平均推动力法首先需要求出吸收剂出塔时的浓度xb,由全塔物料衡算得由塔高〔2〕吸收因数法此时塔高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，进塔气体中溶质的含量为8%〔体积分率〕，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〕假设气体总传质单元高度为0.8m，现有一填料层高度为9m的塔，问该塔是否合用【解】〔1〕属于低浓度气体吸收水溶液出塔浓度〔2〕要核算一个塔是否合用，较简单的方法是采用设计型的解题思路。即求出完成吸收任务所需要的填料层高度h需，假设h需小于等于现有的填料层高度h，则可以完成吸收任务，塔合用；否则，就不能完成吸收任务，塔不合用。仍可采用平均推动力法和吸收因数法。eq\o\ac(○,1)平均推动力法由于水溶液的出塔浓度已经算数，即气液两相的4个浓度都已得到，则塔高eq\o\ac(○,2)吸收因数法此时即所需填料层高度11.4m，大于9m，故该塔不合用。11、某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中有害物质，假设进塔气中含有害物质5%〔体积分率〕，要求吸收率为90%，气体流率32kmol/(m2·h),液体流率为24kmol/(m2·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，并液相传质单元高度HL为0.44m，气相体积分传质系数kya=0.06kmol/(m3·s·△y),该塔在常温下逆流等温操作。试求：〔1〕塔底排出液的组成；〔2〕所需填料层高度。【解】属于低浓气体吸收。〔1〕出塔液相组成〔2〕即所以有由于题中并未给出气相总体积传质系数kYa,而是给出了气相分体积传质系数kya,所以不能直接求出总传质单元高度HOG,要先求出分传质单元高度HG。则12、某填料吸收塔直径为1m，填料层高度4m。用清水逆流吸收空气混合物中某可溶组分，该组分进口浓度为8%，出口为1%〔均为摩尔分率〕，混合气流率30kmol/h,操作液气比为2，相平衡关系为y=2x。试求：〔1〕气相总体积传质系数Kya;〔2〕塔高为2m处气相浓度；〔3〕假设塔高不受限制，最大吸收率为多少【解】〔1〕先求出单位塔截面积上混合气体的流率根据例题9-4的结论，有则传质单元高度为气相总体积传质系数〔2〕2m塔高所对应的传质单元数为设2m处气液相浓度分别为y、x，则即〔1〕又由物料衡算可知〔2〕联合求解方程〔1〕、〔2〕得(3)假设塔高不受限制，又S=1，则操作线落在平衡线上，当xa=0时，ya必等于0。故吸收率13、拟在常压吸收塔中用清水吸收空气中的氨，入塔空气中氨气含量1.3%〔体积分数〕，要求氨的回收率为99%，塔内操作气流密度为180kmol/(m2·h),实际用量为最小用水量的1.5倍，操作条件下的气液平衡关系为y=1.2x，气体体积总传质系数Kya为360kmol/(m3·h)。因为气液相浓度都很小，可近似认为气液流密度均为常数，且X=x,Y=y，计算填料层高度。【解】由题知，最小液气比：实际液气比：解吸因素：14、在填料层高度为4m的常压逆流吸收塔内。用清水吸收空气中的氨，入塔空气含氨5%〔体积分数〕，要求按回收率为90%，实际液气比为0.98，又在该塔操作条件下，氨水系统的平衡关系为y=mx(m为常数；x,y分别为液气相中的摩尔分数)且测得与含氨1.77%〔体积分数〕的混合气充分接触后的水中氨的浓度为18.89g氨/1000g水。求：〔1〕该填料塔的气相总传质单元高度，m。〔2〕先水温上升，其他操作条件不变，试分析气、液相出塔浓度如何变化〔1〕y=0.0177时，使其平衡的液相浓度为由y=mx得：所以〔2〕水温上升时，m增大，即平衡线斜率增大，由于气液流量不变，所以L/G不变，即操作线斜率不变，那么相平衡线与操作线的间距减小，传质推动力减小，而由于其他条件不变，所以HOG不变，则NOG也不变，而A减小，所以使得全塔的传质效果变差，因此出塔气体浓度ya增大。有根据物料衡算，Xb=Xa+G(Yb-Ya)/L，所以xb减小。因此，水温上升时，ya增大，xb减小。15、现有一逆流操作的填料吸收塔，塔径为1.2m，用清水脱除原料气中的甲醇，原料气处理量为2000m3/h，〔标准状态下〕，原料气中含甲醇的摩尔分数为0.08，现在塔A、B两点分别采出气液两相的进样分析得：A点：xA=0.0216yA=0.05B点：xB=0.0104yB=0.02484取样点AB间填料层高度△z=1.14m，并△z填料层高度相当一块理论板，假设果全塔性能近似一样。试求：〔1〕塔操作气液比及水的用量；〔2〕塔内气液间总的体积传质系数Kya；〔3〕如现