化工原理吸收习题

1、1,依据溶解度曲线所表现白规律性可以得知，压力和温度对吸收操作有利，因为可以增加气体的溶解度；反之，压力和温度则有利于脱吸过程。（提高，降低）2.某高度无穷大的连续逆流吸收塔，吸收剂为纯溶剂，入塔气体的体积浓度为7%,相平衡关系式为Y*=2X,问：吸收率为100%时，液气比（摩尔）为;吸收率为75%时，液气比（摩尔）为。1）对一定气体和一定溶剂，一般来说，亨利系数E随温度升高而,溶解度系数H随温度升高而;在同种溶剂中，难溶气体的E值易溶气体的E值，难溶气体的H值易溶气体的H值。2）若气体处理量V已确定，减少吸收剂用量L,吸收操作线斜率变小，结果使出塔吸收液浓度,吸收推动力。若塔底流出的吸收液与

2、刚进塔的混合气达到平衡，此时吸收过程的推动力变为,此种状况下吸收操作线斜率称为。二、选择（10分）1、对于易溶气体，H值,KGkG。（）A.很大，B.很小，C.很小，D.很大，.对于难溶气体，H值,KLkL。（）A:很大，B:很小，C:很小，定D:很大，=三、请回答下列问题（10分）1.吸收实验采用了什么物系？实验目的是什么？2 2、何谓双膜理论：溶质 A A 由气体主体传递至两相界面，传质阻力集中在有效气膜中；在两相界面上溶解，两相界面上传质阻力很小，小到可以忽略，即界面上气液两相处于平衡状态，无传质阻力存在；A A 由两相界面传递至液相主体，传质阻力集中在有效液膜中。2.根据双膜理论，两相

3、间的传质阻力主要集中在什么地方？增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将会如何变化？相界面两侧的液膜和气膜中；增大3 .对于高浓度气体吸收，为什么不能用脱吸因子法或对数平均推动力法，而必须用图解积分或数值积分的方法进行吸收过程计算？因为脱吸因子法和对数平均推动力法都是基于稀溶液的相平衡线为直线的假设，而对于高浓度气体吸收，该假设不再成立，所以这两种方法不再适用，必须针对相平衡曲线运用数值积分或图解积分的方法进行吸收过程的相关计算。4 .简要叙述吸收中双膜理论的提出者及其三个基本要点。双膜模型由惠特曼(WhitemanWhiteman) )于 19231923 年提出，为最早提出的一种传质模型。(

4、1(1 分)惠特曼把两流体间的对流传质过程设想成图片 2-102-10 所示的模式，其基本要点如下：当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞膜，气相一侧的称为“气膜”，液相一侧的称为“液膜”，溶质 A A 经过两膜层的传质方式为分子扩散。(2(2 分)在气液相界面处，气液两相处于平衡状态。(1 1分)在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流体的强烈湍动，各处浓度均匀一致。(2(2分)双膜模型把复杂的相际传质过程归结为两种流体停滞膜层的分子扩散过程，依此模型，在相界面处及两相主体中均无传质阻力存在。这样，整个相际传质过程的阻力便全部集中在两个停滞膜层内

5、。因此，双膜模型又称为双阻力模型。5 .对于溶解度系数很低的气体吸收，可采用哪些措施以提高吸收速率？6 .菲克定律7、说明传质单元高度的物理意义8、简述填料塔的基本结构与主要特点。9、写出亨利定律的定义及表达公式。四、计算题2、(20分)有一吸收塔，塔内装有25M25M3mm的拉西环，其比表面积a=204m2/m3(假设全部润湿)，在20c及1atm下操作。空气丙酮混合气中含有6%(V%)的丙酮，混和气量1400m3/h(标准状态)。塔顶喷淋的1#水量为3000kg/h,丙酮回收率中=98%平衡关系为y=1.68x(x,y为摩尔分数)。已知塔径D=0.675m,总传热系数Ky=0.4kmol/

6、(m2h),试求：(1)传质单元数NOG;(2)填料层高度Z。一.1400解：G=62.5Kmol/h22.43000L=166.67Kmol/h18(1)因y1=0.069=98%所以y2=(1-)y1=(1-0.98)0.06=0.0012X2=0G62.5X1=(y1-y2)=-(0.06-0.0012)=0.022L166.67又y1e=mx1=1.680,022=0.037y2e=mx2=0h=HOGNOG=2.137.97=16.96（m）某生产车间使用一填料塔，用清水逆流吸收混合气当中的有害组分A，已知操作条件下,气相总传质单元高度1.5米，进塔混合气组成为0.04（摩尔分率，下

7、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（X、Y为摩尔比），求:1液气比L/V为（L/V）min的多少倍？2气相总传质单元数NOG3所需填料层高度Z。0.040.00530.01281.Y=0.0417,%=0.00533,X1=0.01297,X2=0,丫2=0（2分）1-0.041-0.00531-0.0128 Wm（yi-yie）-（y2-y2e）y1-y1eIny2-y2e0.06-0.037-0.0012010.06-0.037In0.00120=0.0074NOGy1-y2-ym0.06-0.0012=7.9650.0074（

8、10分）（2）塔的横截面积二_23,1422D20.6752=0.36m244HOGGKqa?g62.50.42040.36=2.13（m）（6分）（4分）2.L丫1TVX1-X2LminVminmVs二LNOG0.0417-0.005330.01297-0丫1-丫2X1-X12.8042.18=1.2862.52.804=0.892=2.804-曲螫）=2.180.0417（2分）（4分）（3分）（2分）11-S10.0417-0InJ（1-0.892）+0.892=5.11（4分）1-0.8920.00533-03. Z=H0GN0G=1.55.11-7.67m（3分）某填料吸收塔用洗油来

9、吸收混合气体中的苯，洗油中苯的浓度为0.0002kmol苯/kmol洗油，混合气体量为1000m3/h,入塔气体中苯含量为4%（体积分率），要求吸收率为80%,操作压强为101.3kPa,温度293K。溶液的平衡关系为Y*=30.9X,取操作液气比为最小液气比的1.2倍，求：1 .最小液气比（L/V）min。2 .吸收剂用量L和溶液出口组成X1。Y10.04八1.进塔气体中苯浓度：丫1=-=0.0417（1分）1-y11-0.04而X1=X2+V（丫（丫1一丫一丫2）=0.0002+3993M（0.04170.00834）=0.00116（3分）L1390四、（2020 分）用填料塔从一混合气

10、体中吸收所含的苯。进料混合气体含苯 5%5%（体积百分数），其余为空气。要求苯的回收率为 95%95%。吸收塔操作压强为 780780mmHg，温度为 25C,25C,进入填料塔的混合气体为 10001000m3/h,入塔吸收剂为纯煤油。煤油的耗用量为最小用量的 1.51.5 倍。汽液逆流流动。已知该系统的平衡关系为Y=0.14X（式中X,Y均为摩尔比），气相体积总传质系数Kya=12*mo/lm3ho煤油的平均分子量为出塔气体中苯浓度：丫2=0.0417（1-0.8）=0.00834进塔洗油中的苯浓度：X2=0.0002V*丫0.0417X1=_m30.9=0.00135L_丫1一丫2_0.

11、0417-0.00834_*29VminX1-X20.00135-0.0002分）2.。=1.2（）min=1.2m29=34.8即L=38.4V进入吸收塔惰性气体摩尔流量为：V心22.4273101.3父父（1-0.04）=39.93kmoHf性气体/h293101.3L=34.8V=1390kmol洗油/h（1分）（4分）（4（2分）（3分）（2分）=6.34170170kg/kmolo塔径为 0.60.6mo求:(1)(1)煤油的耗用量为多少kg/h?(2)煤油出塔浓度Xi为多少？(3)(3)填料层高度为多少米？(4)(4)吸收塔每小时回收多少kg苯？解：(1)煤油的耗用量L：塔内惰性组

12、分摩尔流量为：1000273780V(1-0.05)=39.88kmol/h22.427325760进塔气体苯的浓度为：0.05丫1=0.052631 -0.05出塔气体中苯的浓度为：由吸收剂最小用量公式Lmjn=V(Y1一丫一丫2) )Y1/m-X2L=1.5Lmin=1.5V(Y-Y2)/(Y1/m-X2)=1.539.88(0.05263-0.00263)/(0.05263/0.14)-7.956kmol/h-1352.52kg/h(2)煤油出塔浓度X1:由全塔物料衡算式可得:X1=X2V(丫1-丫2)=039.887.956(0.05263-0.00263)=0.25(3)填料层高度Z

13、:V39.88彳“Z-HOGNOGHOG=z=1.13mKYa，1125-0.624S=mV/L=0.1439.88/7.956=0.7NOG11-Sln(1-S)Y-mX2Y2-mX2S11-0.7ln(1-0.7)0.05263-00.00263-00.7故Z=6.341.13=7.16m（4）吸收塔每小时回收多少kg的苯:回收苯的质量为：m=MV(Y1-Y2)=7839.88(0.05263-0.00263)=155.5kg/h在压力为101.3kPa、温度为30c的操作条件下，在某填料吸收塔中用清水逆流吸收混合气中的NH3。已知入塔混合气体的流量为220kmol/h,其中含NH3为1.

14、2%（摩尔分数）。操作条件下的平衡关系为丫=1.2X（X、丫均为摩尔比），空塔气速为1.25m/s；水的用量为最小用量的1.5倍；要求NH3的回收率为95%。试求：（1）水的用量；（2）填料塔的直径。答：（1）单位时间内通过吸收塔的惰性气体流量V=220 x（11.2%）=217.36Kmol（B）/h-1.2%丫2=0.01211 -1.2%由回收率“=丫丫2- -丫丫1=95%所以丫1丫2由Y=1.2X,X；=9=0. .0121=0.011.21.2清水吸收则X1=0,-二丫丫2一丫一丫VminX2-X1.(L)min=1.14V=1.14*217.36=247.79Kmol/hL=1.

15、5Lmin=1.5*247.79=371.69Kmol/hnRT220*1000*8.314*(27330)P-101.3*1000*360021.52=1.25*1/4*3.14*D所以D=1.24m六、计算题。（15分）已知某填料吸收塔直径为1m,填料层高度为4m。用清水逆流吸收某混合气体中的可溶组分，该组分进口组成为8%,出口组成为1%（均为mol%）。混合气流率为30kmol/h,操作液气比为2,操作条件下气液平衡关系为Y=2X0试求：（1）操作液气比为最小液气比的多少倍；（2）气相总体积吸收系数Kya。=0.000605:0.0121-0.000605:1.140.01-0(2)PV

16、=nRTV12由V=一二Du4-1.52m3/sY1丫2MdYdYNOG传质单元数的计算公式：0G丫Y-YYiY-（mXb）用纯溶剂吸收惰性气体中的溶质A。 入塔混合气流量为0.0323kmol/s,溶质的含量为yi=0.0476(摩尔分数，下同)，要求吸收率为95%已知塔径为1.4m,相平衡关系为Y=0.95X(X、Y均为摩尔比)，传质属于气膜控制，Ka=4x10-2kmol/(m2s),要求出塔液体中溶质的含量为X1=0.0476,试求：(1)吸收剂用量(kg/h)；(2)填料层高度。解先进行组成和物理量单位换算Y2=Y(1-)=0.05(1-0.95)=0.0025X2=00.05-0.

17、0025c”=0.950.05-0所以吸收剂用量为Ls=0.95VB=0.950.02=0.019kmol/(m2s)=0.95/B1M(H2O)3600=0.0190.7851.42183600=1894.3kg/h(2)由于脱吸因子cmVBmsLBLBVB0.04761一0.0476=0.0500X1X11-X10.04761-0.0476-0.0500VZ(171)Z(1T)B一一0.785D2(1)由全塔物料衡算关系0.0323(1-0.0476)0.7851.42=0.020kmol/(m2s)匕_丫1V-X1-X2(10分)0.95彳二10.95Y=丫1=丫2=丫2-丫2=丫2-m

18、X2=丫2-0=0.0025说明操作线与平衡线平行，推动力处处相等，即NOG丫1-丫2丫20.05-0.0025“二190.0025五、计算题。（1515 分）在常压逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中溶质组分A。进塔气体组成为0.03（摩尔比，下同），吸收率为99%;出塔液相组成为0.013。操作压力为101.3kPa,温度为27C,操作条件下的平衡关系为士 2 2 兄（丫、X均为摩尔比）。已知单位塔截面上惰气流量为54kmol/h）,气相总体积吸收系数为1.12kmol/（nfhkPa）,试求：1、所需填料层高度。（7分）2、操作液气比为最小液气比的多少倍？（8分）；五、（15分）解：1 1

19、、（7 7 分）气相进塔组成不二口，口3 3气相出塔组成，,.一：-HOGVBKYa0.020410-H*H*=2i=2i= =2 2 0JQ13=0,0260JQ13=0,026居=口=0.004g 二居-巧*=0 0。皿3 3当二空二小二吧竺.叫书inin要0.00030.0003.71-.003-00003.71-.003-00003-4Ur/左0,001430,00143（2 2分）（1 1分）（2 2分）= =0 0.476.476（1 1 分）由Y=2X-三岁0.015（2分）（L）V）min丫1-丫2*X1-X20.03-0.00030.015-0=1.98（2 2 分）mmHg

20、Nm= =0.4760.476然加一77=977=9晓6 6m m2 2、（8 8 分）L丫1-丫20.03-0.0003OOQ八、操作液气比=2.28（2分）（1 1 分）1.（20分）某厂有一填料吸收塔，直径为880mm,填料层高6m,所用填料为56mm的拉西环。在25C及101.325kPa（绝压）时，每小时处理2000m3含5%（体积）丙酮的空气-丙酮混合气，处理时用水作溶剂，塔顶送出的尾气中含丙酮0.263%（体积）。塔底送出的溶液中每kg含丙酮61.2g。在上述操作条件下，平衡关系为y*=2x。根据上述所测出的数据，试求：（1）气相总传质系数Kya；（2）每小时回收的丙酮量。2（2

21、0分）解：（1）求体积总传质系数方法1:对数平均推动力法y1=0.05,y2=2.6310361.2/581000-61.261.21858*y2=mx1=2父0.01983=0.03966,Ay=yy=0.01034*3V2mx2=0,Ay=y2y2=2.6310HOG=h/N0G=6/8.4=0.714m（5分）=1.15（2 2 分）XI=0.01983Aym二,y1一：V2,y1lny20.01034-2.6310s_0.01034In32.6310=0.00563（5分）NOGy172.：ym0.05-2.631030.00563=8.4（5分）2.28方法2:吸收因子法,20002

22、73G二22.4293=83.2kmol/hGHOG83.2=191.6kmol/（m3h）=0.053kmol/（m3s）（5分）20.7140.8824mG/L=m(xi-X2)/(yif)=2(0.01983-0)/(0.05-2.63x10-)=0.8372(5分)HOG=h/NOG=6/8.4=0.714m(2分)2000273G=83.2kmol/h22.4293.G83.233.Kya=191.6kmol/(mh)=0.053kmol/(ms)(5分)HOG，10.7140.8824（2）每小时回收的丙酮量GA=G(y1-y2)=83.2和.05-2.63103)=3.94kmol/h=228.5kg/h(5分)五、（20分，08考研）用填料塔吸收混合气体中所含的苯，入塔气体中含苯5%（体积分率），其余为空气，要求苯的回收率为90%,吸收塔在常压、25c下操作，入塔混合气体为每小时940m3（标准状况），入塔吸收剂为纯煤油，其耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的相平衡关系为Y=0.14X（其中X、丫为摩尔比），气相总体积吸收系数KYa=0.035kmol/（m3s）,纯煤油的平均分子量为170,塔径为0.6m。试求：（1）吸收剂用量kg/h;（2）溶剂出塔浓度；（3）填料层高度。五、（20分，05考研）一填料塔用清水