第8章 气体吸收

1、第8章 气体吸收一、填空1气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是 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 。2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为 双膜理论 、 溶质渗透理论 、表面更新理论。3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。4在吸收塔某处，气相主体浓度，液相主体浓度，气相传质分系数ky=2kmol/m2·h，气相传质总Ky2·h，则该处气液界面上气相浓度yi应为_。平衡关系。5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 塔低 达到平衡。

2、6单向扩散中飘流因子 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。7在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数NOG 增加 。8一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 精流 单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在 吸收 操作中。9 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。10分子扩散中菲克定律的表达式为_ ，气相中的分子扩散系数D随温度升高而_增大_（增大、减小），随压力增加而_减小_（增大、减小）。12易溶气体溶液上方的分压

3、 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，吸收就会继续进行。13压力 减小 ,温度 升高 ,将有利于解吸的进行 ；吸收因素A= L/mV ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔 顶 达到平衡。14某低浓度气体吸收过程， 已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为kya=2×10-4kmol/m3.s, kxa kmol/m3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 气膜控制，约100% ；该气体为 易 溶气体。二、选择1 根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液

4、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2 单向扩散中飘流因子 A 。A >1 B <1 C =1 D 不一定3 在吸收塔某处，气相主体浓度，液相主体浓度，气相传质分系数ky=2kmol/m2·h，气相传质总Ky2·h，则该处气液界面上气相浓度yi应为_B_。平衡关系。A 0.02 B 0.01 C4 已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1、E2、E3，则_A_A t1<t2 B t3>t2 C t1>t2 D t3<t15 逆

5、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_达到平衡。A 塔顶 B 塔底 C 塔中部 D 不确定6 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的HOG将_C_，NOG将_A_。A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断7 吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力 A ，传质单元数 B ，传质单元高度 C ，所需填料层高度 B 。A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断8 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NOG A .A增加 B 减少 C不变 D不确定三、计算1 某填料塔用水吸

6、收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为V=16kol/，操作压力P=101.3kPa。已知容积传质系数，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：（1）容积总传质系数及传质单元高度；（2）液相阻力占总传质阻力的百分数。解： （1）由亨利定律 =（1） 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。已知物系的平衡关系为y=2x。今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至，试求：（1）

7、 可溶组分的回收率下降至多少？（2） 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（3） 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，填料层体积为3 m3，平衡关系为，已知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）若在上述操作条件下，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

8、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。已知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）若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若干米？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。 原操作线 6在一逆流操作的吸收塔内用吸收剂吸收混合气中的溶质A 。混合气的摩尔流量

9、为105kmol/h，溶质浓度为0.05（摩尔分率，下同），回收率为95%。进入系统的吸收液量为65 kmol/h，其中溶质浓度为0.01。操作压强为202.7 kPa，操作温度下的溶液的亨利系数为16.2 kPa，要求：（1） 在Y-X图上画出吸收过程的操作线和平衡线，并标出塔顶、塔低的状态点，再计算气相总传质单元数；（2） 若采用吸收液部分循环流程，循环量为20 kmol/h，进入系统的吸收剂量和组成不变，回收率不变。且知吸收过程为气膜控制，试绘出该过程的操作线并求出气相传质单元数。解：（1）X1及NOG的计算进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为： 进塔气体中溶质A的浓度为： 出塔气体中溶质A的

10、浓度为： 进塔纯溶剂的摩尔流量为： 进塔吸收剂中溶质的浓度为： 物系的相平衡常数： 脱吸因数 对全塔作溶质A的物料衡算可求得塔低吸收液中溶质浓度为： 根据(和(在本题附图1中画出原操作线。循环操作线 附图1 气相总传质单元数可由下式计算，即： （3） 吸收液部分循环时的情况 根据题意画出如本题附图2所示的流程图。 循环吸收液的摩尔流量用表示，其中纯溶剂的 流量为，对整个系统作溶质的物料衡算可知不 变，即则 新鲜吸收液与循环吸收液混合后的浓度为： 附图2解得 因要保持回收率不变，故吸收液部分循环时的传质单元数为： 已知吸收过程为气膜控制，液体流量对的影响可忽略不计，故在吸收液有部分循环情况下，要

11、达到同样的回收率，需较高的填料层。根据上述的计算值，即：(和(可在本题附图1上画出相应的循环操作线。由图可看出，操作线与平衡线之间距离变小，也即吸收推动力变小了。7某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层总高度为9m，平衡关系，测得气体进、出口浓度Y1，Y2，液体出口浓度X1（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，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 （3）？ 由题意知 其它条件不变，则 不变新情况下的传质单元数为： 故 8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，已知平衡关系为Y=1.5X，塔顶X2=0，Y2=0.004，塔底