化工原理吸收题

1、六吸收浓度换算2.1 甲醇15%质量的水溶液,其密度为970Kg/m 3,试计算该溶液中甲醇的： 1摩 尔分率；2摩尔比；3质量比；4质量浓度；5摩尔浓度.分子扩散2.2 估算1atm及293K下氯化氢气体HCl在1空气,2水极稀盐酸中的扩散系数.2.3 一小管充以丙酮,液面距管口 1.1cm,20 c空气以一定速度吹过管口 ,经5小时后液 面下降到 离管口 2.05cm,大气压为750mmHg,丙酮的蒸汽压为 180mmHg,丙酮液密度为 7900kg/m 3, 计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数.2.4 浅盘内盛水.水深 5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中.假定传质 阻力

2、 相当于3mm厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间.2.5 一填料塔在常压和 295K下操作,用水除去含氨混合气体中的氨.在塔内某处,氨 在气相 中的组成ya=5%摩尔百分率.液相氨的平衡分压 P=660Pa物质通量Na = 10 - 4kmol/m 2 S,气相 扩散系数DG=0.24cm2/s,求气膜的当量厚度.相平衡与亨利定律2.6 温度为10c的常压空气与水接触,氧在空气中的体积百分率为21%,求到达平衡 时氧在水中的最大浓度,以g/m3、摩尔分率表示 及溶解度系数.以g/m3atm及kmol/m 3 Pa表示.2.7 当系统服从亨利定律时,对同一温度和液相浓度,如果

3、总压增大一倍那么与之平衡的气相浓度或分压AY增大一倍；BP增大一倍；CY减小一倍；DP减小一倍.2.8 25 c及1atm下,含CO220%,空气80%体积的气体1m3,与1m3的清水在容积2m3的 密闭 容器中接触进行传质,试问气液到达平衡后,1CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少2刚开始接触时的总传质推动力A P, A备为多少气液到达平衡时的总传质推动力又为多少2.9 在填料塔中用清水吸收气体中所含的丙酮蒸气,操作温度20C,压力1atm.假设 气相与液相传质分系数简称传质系数kG= 3.5 M0-4kmol/m 2.s.atm,kL=1.50-4 m/s,平衡关系服从亨利定律,亨

4、利系数E=32atm,求Kg、Kx、Ky和气相阻力在总阻力中所 占的比例.2.10 在一填料塔中用清水吸收混合气中的氨.吸收塔某一截面上的气相浓度y=0.1,液相浓度x=0.05均为摩尔分率.气相传质系数ky=3.84 10-4kmol/m 2.s. A y液 相传 质系数 kx=1.02 10-2kmol/m 2.s. A碾作条件下的平衡关系为y=1.34x,求该截面上的：1总传质系数 Ky,kmol/m 2.s. A y;2总推动力A y;气相传质阻力占总阻力的比例；4气液介面的气相、液相浓度yi和Xi.操作线作法2.11 根据以下双塔吸收 的四个流程,分别作出每 个流程的平衡线设为一 直

5、线和操作线的示意 图.习题11附图2.12 示意画出以下吸收 塔的操作线.图中 yb1yb2, Xa2Xa1； yb2 气体 和Xa2液体均在塔内与其 气、液相浓度相同的地方 参加习题12附图2.13在填料塔中用纯水逆流吸收气体混合物中的SO2,混合气中SO2初始浓度为5%体积,在操作条件下相平衡关系y=5.0x,试分别计算?气比为 4和6时,气体的极限出口浓度即填料层为 无限高时 塔气体出口浓度及画出操作线.2.14 在吸收过程中,一般按图1设计,有人建议按图 2流程设计吸收塔,试写出两种情况下的操作线方程,画出其操作线,并用图示符号说明操作线斜率和塔顶、底的操作状态点.习题14附图设计型计

6、算2.15 用填料塔以清水吸收空气中的丙酮,入塔混合气量为1400Nm3/h,其中含丙酮4%体积,1.2倍,平衡关系为要求丙酮回收率为99%,吸收塔常压逆流操作,操作液气比取最小液气比的y=1.68x,气相总传质单元高度 H oG=0.5m求：(1)用水量及水溶液的出口浓度Xb(2)填料层高度Z(用对数平均推动力法计算Nog).2.16 某工厂拟用清水吸收混合气体中的溶质A,清水用量为4500kg/h,混合气体量为 2240Nm 3/h,其中溶质A的含量为5%(体积),要求吸收后气体中溶质含量为0.3%,上述任务用填料塔来完成,体积总传质系数 Kya为307kmol/m 3.h,平衡关系为y=

7、2x,如塔径已确定为1m, 求填料层高度为多少m?(NoG用吸收因数法)2.17 用填料塔从一混合气体中吸收所含苯.进塔混合气体含苯5%(体积百分数),其余 为惰性气体.回收率为95%.吸收塔操作压强为780mmHg ,温度为 25 C ,进入填料塔的混合气体为1000m3/h.吸收剂为不含苯的煤油.煤油的耗用量为最小用量的1.5倍.气液逆流流动.该系统的平衡关系为Y=0.14X(式中Y、X均为摩尔比).气相体积总传质系数 Kya=125kmol/m 3.h.煤油的平均分子量为170Kg/Kmol .塔径为 0.6m.试求：(1)煤油的耗用量为多少Kg/h?(2)煤油出塔浓度X1为多少(3)填

8、料层高度为多少 m?习题17附图(4)吸收塔每小时回收多少Kg苯?(5)欲提升回收率可采用哪些举措并说明理由.2.18 在逆流操作白填料塔内,用纯溶剂吸收混合气体中的可溶解组分.：吸收剂 用量为最小量的1.5倍,气相总传单元高度 HoG=1.11m,(HoG=GB/KYa,其中Gb-惰性气体的 流率,Kmol/m 2.s； KYa-以气相摩尔比差为总推动力的气相体积总传质系数Kmol/m 3.s. AY),操作条件下的平衡关系为Y=mX(Y、X-摩尔比),要求A组分的回收率为 90%,试求所须 填料层高度.在上述填料塔内,假设将混合气体的流率增加10%,而其它条件(气、液相入塔组成、吸 收剂用

9、量、操作温度、压强)不变,试定性判断尾气中A的含量及吸收液组成将如何变化0.7KYa8 G .2.19 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2000m3/h,其 中氨的流量为160m3/h,出口气体中氨的流量为4m3/h,操作温度为20C,平衡关系为 Y=1.5X,传质系数KY=0.45Kmol/m 2 h Y(均按摩尔比表示),试求：(1)吸收率刀为多少*吸收剂量为最小用量的1.2倍时,求溶液的出口浓度.(2)塔径为1.2m,内充25X25X3的乱堆填料拉西环,填料有效比面积约 200m2/m3,求填料层高度.(3)假设使V、Y、小X1不变,而使吸收剂改为含 氨0.1

10、%(mlo%)的水溶液时,填料层高度有何变化(Ky可 视为不变).2.20 在填料塔内稀硫酸吸收混合气体中的氨(低浓度),氨的平衡分压为零(即相平衡常数m=0),在以下三种情况 下的操作条件根本相同,试求所需填料高度的比例：(1)混合气体含氨1%,要求吸U率为90%;(2)混合气体含氨1%,要求吸U率为99%;习题21附图(3)混合气体含氨5%,要求吸U攵率为99%.对上述低浓度气体,吸收率可按 y =(X-Ya)/Yb计算.2.21 用图示的A、B两个填料吸收塔,以清水吸收空气混合物中的 SO2,系统的平衡常 数m=1.4,塔的Hog =1.2m,气体经两塔后总吸收率为 0.91 ,两塔用水

11、量相等,且均为最小用量的 1/0.7倍,试求两塔的填料层高度.操作型计算2.22 含氨1.5%(体积)的气体通过填料塔用清水吸收其中的氨.平衡关系y=0.8x,液气摩尔比L/G=0.94,总传质单元高度 Hog =0.4m,填料层高度 ho=6m.(1)求出塔气体中氨的浓度(或吸U率);(2)可以采用哪些举措提升吸收率刀如欲到达吸收率为 99.5%,对你所采取的举措作出估算.2.23 空气中含丙酮2%(体积),在填料塔中用水吸收.填料层高度ho=10m,混合气体 摩尔流率G=0.024kmol/m 2.s,水的摩尔流率L=0.065kmol/m 2.s,气相传单元高度 Hg =0.76m ,液

12、相传 质单元高度 HL=0.43m,操作温度下的亨利常数 E=177KN/m 2,操作压力为100KN/m 2,求出口 气体浓度.2.24 用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A,在操作条件下,相平衡关系为Y=mX.试证实：(L/V)min=m刀,式中刀为溶质A的吸收率.综合计算2.25 在直彳仝为0.8m的填料塔中,用1200Kg/h的清水吸收空气和 SO2混合气中的SO2,混合气量 为1000m3(标准)/h,混合气含SO21.3%(体积),要求回U攵率为99.5%,操作条件为20C , 1atm,平衡关 系为ye=0.75x,总体积传质系数 Kya=0.055Kmol/m 3.

13、s.)求液体出口浓度和填料层高度.2.26 在塔彳仝为1.33m的逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收温度为 20 C ,压力为1atm的某混合气体中的 CO2,混合气体处理量为1000m3/h,CO2含量为13%(体积),其余为惰 性气体,要求 CO2的吸收率为90%,塔底的出口溶液浓度为0.2gCO2/1000gH 2O,操作条件下的 气液平衡关系为Y=1420X(式中Y、X均为摩尔比),液相体积吸收总系数Kxa=10695Kmol/m 3 .h,CO 2分子量为44,水分子量为18.试求：(1)吸收剂用量(Kg/h);(2)所需填料层高度(m)o2.27 某厂使用填料塔,以清水逆流吸收某混

14、合气体中的有害组分Ao填料层高度 为8m.操作中测得进塔?!合气组成为 0.06(组分A的摩尔分率,以下同),出塔尾气中组成为 0.008,出塔水 溶液组成为0.02.操作条件下的平衡关系为 y=2.5x.试求：(1)该塔的气相总传质单元高度；(2)该厂为降低最终的尾气排放浓度 ,准备另加一个塔径与原塔相同的填料塔.假设 两塔串 联操作,气液流量和初始组成均不变,要求最终的尾气排放浓度降至 0.005,求新加塔的填料层高 度.注：计算中可近似用摩尔分率代替摩尔比.2.28 流率为0.04Kmol/m 2s的空气混合气中含氨 2%(体积),拟用逆流吸收以回收其中 95%的 氨.塔顶喷入浓度为 0

15、.0004(摩尔分率)的稀氨水溶液, 采用液气比为最小液气比 的1.5倍,操 作范围的平衡关系为 y=1.2x,所用填料的气相总传质系数 Kya=0.052Kmol/m 3.s. Ayo试求：(1)液体离开塔底时的浓度(摩尔分率);(2)全塔平均推动力4ym；(3)填料层高度.2.29 在填料高度为5m的常压填料塔内,用纯水吸收气体混合物中少量的可溶组分.气液逆流接 触,液气比为1.5,操作条件下的平衡关系为Y=1.2X ,溶质的回收率为 90%,假设保持气液两相流量不变,欲将回收率提升到 95%,求填料层高度应增加多少m?2.30 用纯溶剂S吸收混合气体中溶质 Ao操作条件为P=1atm,t

16、=27 Co：惰性气体 的 质量流速为5800Kg/(m 2.h),惰性气体的分子量为 29,气相总传质单元高度 Hog =0.5m,塔内各截 面上溶液上方溶质 A的分压均为零(即相平衡常数 m=0).试计算：(1)以下三种情况所需填料层高度各为假设干m;a A的入塔浓度 y1=0.02,吸收率90%;b A的入塔浓度y1=0.02,吸收率99%;c A的入塔浓度y1=0.04,吸收率90%;(2)填料层的气相体积吸收总系数KGa,Kmol/(m3.s.atm)指出气膜阻力占总阻力的百分数；(3)在操作中发现,由于液体用量偏小,填料没有完全润湿而达不到预期收率,且由于溶剂回收塔水平所限,不能再

17、加大溶剂供给量,你有什么简单有效举措可保证设计吸收率2.31 在逆流填料吸收塔中,用清水吸收含氨5%(体积)的空气-氨混合气中的氨, 混合气量为2826Nm3/h,气体空塔速度为1m/s(标准X况),平衡关系为Y=1.2X(摩尔比),气 相体积总传质系 数KYa为180Kmol/m .( Y),吸收剂用量为最小用量的1.4倍,要求吸收 率为98%.试求：(1)溶液的出口浓度 Xi(摩尔比)；(2)气相总传质单元高度Hog和气相总传质单元数Nog ;(3)假设吸收剂改为含 NH3为0.0015(摩尔比)的水溶液,问能否到达吸收率 98%的要求为什 么2.32 在填料塔中用纯吸收剂逆流吸收某气体混

18、合物中的可溶组分A,气体混合物中溶质A的初始组成为0.05,通过吸收后气体出口组成为0. 02,吸收后溶液出口组成为0 .098(均为摩尔分率),操作条件下气液平衡关系为y=0.5x,并此吸收过程为气相阻力限制.求：(1)气相总传质单元数 Nog ;(2)当液体流量增加一倍时,在气量和气液进口组成不变情况下,溶质A的被吸收 量变为原来的多少倍填料塔的校核计算2.33 一填料吸收塔,填料层高度ho=5m,塔截面积为0.1m2,入塔混合气体中溶质含量yb为0.05(摩尔分率,以下同),用某种纯溶剂吸收,逆流操作,溶剂量L为0.013 kmol/s,出塔溶液中溶质含量xb=0.04,出塔气体中溶质含

19、量ya为0.0005,平衡关系为y=0.8x,求总体积传质系数Kyakmol/m 3.s.2.34 在逆流填料吸收塔中,用清水吸收含SO2的气体混合物,入塔SO2浓度为3.5%(体积%),其余 为惰性气体.出塔气体SO2的分压为1.14KN/m 2.液相出塔浓度为0.00115(摩尔 分率).吸收操作在101.3KN/m 2总压,温度20c下进行.水的流量为 27800kg/h,塔截面积为1.35m2, 填料层高度为5m,试求液相体积吸收总系数KXakmol/m 3.s.已 知液相出口平衡浓度为1.4 10-3摩尔分率,且平衡关系为一直线.2.35 有一填料层高度为 3m的吸收塔,可从含氨6%

20、体积的空气混合物中回收 99%的氨. 混 合气体流率为 620kg/m2h,吸收剂为清水,其流率为900kg/m 2.h,生产条件有下例两 种改变,试 问该填料层高度是否满足要求.1气体流量增加一倍；2液体流量增加一倍.在操作范围内氨水平衡关系y=0.9x,总传质系数Kya与气体流率G的0.8次方成正比而与液体流率的影响很小.2.36 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假设气相总传质单元高度为0.6m,现有一填料层高度为6

21、m的塔,问塔是否合用注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比,用混合气体量代替惰性气体量,用溶液量代替溶剂量.局部溶剂循环吸收2.37 在填料塔内用纯水吸收某气体混合物中的可溶组分,气体入塔浓度为0.07摩尔分率,当两相逆流操作,液气摩尔比为 1.5时,气体的吸收率为 0.95,而气液平衡常数 m=0.5o假设保持 新鲜吸收剂用量不变,而将塔底排出液的 10%送至塔顶与新鲜吸收剂相混合 参加塔内,试求此时 气体出口浓度为多少计算时假定吸收过程为气相阻力限制或气膜限制.两股溶剂或两股气体同时吸收2.38 一逆流吸收塔填料层高度为8m,用两股溶剂回收混合气体中的溶质.两股溶剂量 占一半.一股溶剂为纯溶剂从

22、塔顶参加,004各另一股溶剂其中溶质含量为0.004摩尔分率从离填料塔顶层以下2米处参加塔内.塔下段的液气摩尔比L/G=4,入塔气体含溶质 0. 05,操作条件下气液平衡关系y=3x,传质单元高度Hog =1.14米,求出塔气体中溶质的摩尔分率.2.39 某厂吸收塔的填料层高度为 8m,用水洗网二0 02去尾气中有害组分 Ao在此情况下,测得的浓 一 .度数据如图a所示.在操作条件下平衡关系为y=1.5x,试求气相传质单元高度.由于法定的排放浓度规定,出塔气体浓度必须小于0.002摩尔分率,所以卜变,试问填料层应加高假设干科A拟定将该塔的填料层加高,如液气摩尔比保持 假设加高局部改为图b放置构

23、成a与b串联操作,同时在b 中另加水吸收,其用水量与a相同,试问气体排放浓度ya是 否合格2.40 某生产过程产生的两股混合气体 ,一股流量 Gi=0.015Kmol/s,溶质浓度ybi=0.1,另一股流 量G2=0.015Kmol/s,溶质浓度yb2=0.04,今用一个吸收塔回收两股气体中溶质,总回收率不低于85%,所用的吸收剂为 20c纯水,在常压、20c下操作,此时亨利系数为 E =2090mmHg,求：1将两股物料混合后由塔底入塔,最小吸收剂用量为多少2假设空塔气速为0.5m/s,并已测得此气速下 Kya=8X10-3Kmol/s.m3,实际液气比为最小液 气比的1.2倍,求混合进料所

24、需塔高为多少3定性分析：假设将第二股气流在适当位置单角参加,最小吸收剂用量如何变化 假设实际液气比与2相同,那么塔高将如何变化进料位置应在彳S处为最好 脱吸、吸收联合操作2.41 如下列图的吸收一脱吸系统,两塔填料层高度均为7米,经测定,吸收塔气体量 G=1000kmol/h,脱吸解吸塔气体流量习题41附图G=300kmol/h,吸收剂循环量为 L=150kmol/h.并：yb=0.015,xa=0.005=xb,ya=0.045,yb=0,平衡系统 y=0.15x吸收塔;y=0.6x脱吸塔,试求：1吸收塔气体出口浓度ya;3吸收塔和脱吸塔传质单元高度Hog.2.42 一逆流吸收-解吸系统,两

25、塔填料层高相同.操作条件下吸收系统平衡关系为Y=0.125X,液气比L/G=0.16,气相总传质单元高度 Hog =0.5m;解吸系统用过热蒸汽吹脱淇平衡关系为y=3.16x,气液比G/L=0.365.吸收塔入塔的气体组成为0.02摩尔分率,下同,要求入塔液体组成为0.0075, 回收率为 95%.试求：1吸收塔出塔液体组成；2吸收塔填料层高度；3解吸塔的气相总传质单元高度.脱吸理论板等板高度等计算2.43 要用一解吸塔处理清水,使其中 CO2含量以质量计从200Ppm降到5ppm.塔的操 作温 度为25C,总压为0.1MN/m 2,塔底送入空气中含CO20.1%体积,操作温度下亨利常数E=1

26、.64 62MN/m 2,每小时处理水量为 50吨,实际使用空气量为理论上最小值的 50倍,求所需理 论塔板数2.44 用一逆流操作的解吸塔,处理含CO2的水溶液,每小时处理水量为 40吨,要求水中 的CO2 含量由8X10-5降至2X10-6均为摩尔比.塔内水的喷淋密度为8000Kg/m2.h,塔底送入空气中含CO20.1%体积,实际使用空气量为最小用量的20倍,塔的 操作温度为25 C,压力为100KN/m2,该操作条件下白亨利系数E=1.6X10-5KN/m2,液相体积 总传质系数 Kxa为800Kmol/m 3.h按摩尔分率计算.试求：1入塔空气用量m3/h,以25c计；2填料层高度.

27、2.45 在填料层高度为 3m的常压逆流操作的吸收塔内 ,用清水吸收空气中的氨 ,混合气 含氨 5%体积,以下同,塔顶尾气含氨0.5%,吸收因数为1,在该塔操作条件下氨-水系统平衡关系可用y*=mx表示(m为常数,且测得与含氨1.77%的混合气充分接触后的水中,氨的浓度为18.89g/1000g(水).试求：(1)吸收液的出口浓度；(2)该填料塔的气相总彳质单元高度, m;(3)等板高度,m.计算传质系数及传质单元高度2.46 填料塔中用弧鞍陶瓷填料(at=193m2/m3),以清水吸收空气中的低浓度 SO2.温 度为303k, 压强为100KPa.气体、液体的质量流率分别为 0.62和6.7

28、kg/m2s,试用半经验 公式计算KLa、 K Ga Hg、hl.综合思考题2.47 填空与选择1 .物理吸收操作属于 过程,是一组分通过另一静止组分的 扩散.当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时,那么1/Ky=1/ky +/kx.2 .含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度C为0.020Kmol/m 3的SO2水溶液在一个大 气压下相接触.操作条件下两相白平衡关系为P*=1.62C(大气压),那么SO2将从 相向 相转移,以气相组成表示的传质总推动力为 大气压,以液相组成表示的传质总推动力为3 Kmol/m .3 .总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/K=1/kL+H/k

29、G其中1/kL表示 ,当 项可忽略时,表示该吸收过程为液膜限制.是非题享利定律的表达式之一为P=Ex,假设某气体在水中的享利系数E值很大说明该气体为易溶气体.()低浓度气体吸收中,平衡关系y=2x,K xa=0.2Kmol/m 3 s,Kya=2 M0-4Kmol/m 3.s,那么此体系属(A气膜;B液膜;C气、液双膜)限制,总传质系数近似为Kya=Kmol/m 3 s._ _-4(A) 2, (b) 0.1,(C) 0.2, (D) 2 10通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时 .(A)回收率趋向最高；(B)吸收推动力趋向最大;(C)操作最为经济； (D)填料层高度趋向无穷大.

30、4 . (1) G=K g F; (2) G=(x*-x)F式中：G 传质量Kmol/hr;F-传质面积 m2;Kg-传质总系数 Kmol/m 2 hr (KN/m 2) x-液相摩尔分率.1 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、G、P、T等不变;那么回收率有何变化 ;假设L增加,其余操作条件不变,那么出塔液体Xi有何变化5 .气相中：温度升高那么物质的扩散系数 ;压强升高那么物质的扩散系数 在液相中：液相粘度增加,那么物质的扩散系,=)10 .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A的平衡摩尔分率 为0.02,那么此物系的相平

31、衡常数 m= .当其他条件不变,而总压增加一倍时,相平衡常数 m=,假设测得总压值为2atm,那么此时的享利系数E=atm,而溶解度系数 H= Kmol/m 3atm.一般地,在相同温度、压力下,气体在水中的扩散系数比在气相中的扩散系数 .11 .在气体流量,气相进出口组成和液相进口组成不变时,假设减少吸收剂用量,那么传质推动力将,操作线将 平衡线,设备费用将 当一温度增高时,溶质在气相中的分子扩散系数将 ,在液相中的分子扩散系数将 O对一定操作条件下白填料吸收塔,如将塔填料层增高一些,那么塔的Hog将,Nog将(增加,减少,不变).12 .对一定的逆流吸收操作体系,假设其解吸因数S1(B)

32、1(C) =1(D)不一定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=0.00652atm,贝U(A) t 1t2(C) t1t2(D) t3t130 .选择题(在正确答案下划一横道)(1)扩散通量式JA=-D(dCA/dZ尸-Jb (可以用于多组分系统,只能用于双组分系统,只能用于稀 溶液,只能用于理想气体,只能用于液相,可以同时用于液相或气相系统).(2)逆流操作的填料吸收塔,当吸收因数A1且填料为无穷高时,气液两相将在：(A塔顶,B塔 底,C塔中部)到达平衡.31 .选择题：(按a增加,b减少,c不变填入括号内)含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作,假设其他操