“化工原理”第9章《吸收》复习题

1、第九章 吸收习题一、填空题1.（3分）20时,CO2气体溶解于水的溶解度为0.878(标m3)/m3(H2O),此时液相浓度C=_kmol/m3.液相摩尔分率x=_.比摩尔分率X=_. *答案* 0.0392 0.000705 0.0007062.（2分）在常压下,20时氨在空气中的分压为69.6mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率y=_,比摩尔分率Y=_. *答案* 0.0916 ; 0.1013.（2分）用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为_.在常压下,20时, 氨在空气中的分压为50mmHg,与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH3/100kgH2O).此时m=_. *答案* y=mx ;

2、0.8944.（3分）用亨利系数E表达的亨利定律表达式为_.在常压下,20时, 氨在空气中的分压为50mmHg, 与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH3/100kgH2O).此时亨利系数E=_,相平衡常数m=_. *答案* p=Ex ;680mmHg ;0.8945.（2分）用气相浓度p为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的传质速率方程为_,以总传质系数表达的传质速率方程为_. *答案* NA=kG (p-pi) NA =KG(p-pL*)6.（2分）用液相浓度C为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为 ,以传质总系数表达的速率方程为 . *答案* NA =kL(C

3、i-CL) NA=KL(CG*-CL)7.（2分）用气相浓度y为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为 ,以传质总系数表达的速率方程为 . *答案* NA =ky(y-yi); NA =Ky(y-y*)8.（2分）用液相浓度x为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为 ,以传质总系数表达的速率方程为 . *答案* NA= kx (xI-x) NA=Kx(x*-x)9.（2分）用气相浓度Y为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为 ,以传质总系数表达的速率方程为 . *答案* NA=kY(Y-Yi); NA=KY(Y-Y*)10.（2分） 用y,

4、 x为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时传质总系数Ky与分系数ky 、kx的关系式为_,Kx与ky 、kx的关系式为_. *答案* 1/Ky=1/ky+m/kx; 1/Kx=1/(m.ky)+1/kx11.（2分）用Y, X为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时,传质总系数KY与分系数kY、,kX的关系式为_,KX与kY, kX的关系式为_. *答案* 1/KY=1/kY + m/kX; 1/KX=1/(m.kY)+1/kX12.（2分）用p, C为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时,传质总系数KG与分系数kG、kL的关系式为_,KL与kG、kL的关系式为_. *答案* 1/K

5、G=1/kG+1/H.kL; 1/KL=H/kG+1/kL13.（2分）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_.*答案* 1.73314.（4分）某吸收塔中,物系的平衡线方程为y=2.0x,操作线方程为y=3.5x+0.001,当y1=0.06,y2=0.0015时,x1=_,x2=_, L/G=_,气相传质单元数NOG=_. *答案* 0.01685 ; 0.0001429; 3.5; 7.1215.（3分）吸收过程主要用于三个方面:_,_, _. *答案* 制备产品 ; 分离气体混合物 ;

6、 除去气体中的有害组分16.（3分）填料的种类很多，主要有_,_,_,_,_，_. *答案* 拉西环; 鲍尔环; 矩鞍环; 阶梯环;波纹填料;丝网填料.17.（2分）质量传递包括有_等过程。 *答案* 吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥。18.（3分）吸收是指_的过程，解吸是指的过程。*答案* 用液体吸收剂吸收气体， 液相中的吸收质向气相扩散。19.（3分）指出下列组分，哪个是吸收质，哪个是吸收剂. (1) 用水吸收HCl生产盐酸,H2O是_，HC是_. (2)用98.3 H2SO4吸收SO3生产H2SO4,SO3,是；H2SO4是。 (3)用水吸收甲醛生产福尔马林,H2O是；甲醛是。 *答案*（1

7、）吸收剂，吸收质。（2）吸收质，吸收剂。（3）吸收剂，吸收质。20.（2分）吸收一般按有无化学反应分为，其吸收方法分为。 *答案* 物理吸收和化学吸收； 喷淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。21.（2分）气液两相平衡关系将取决于以下两种情况： (1) 若 pGpL* 或 CG*CL则属于过程 (2) 若pL*pG 或 CLC G* 则属于过程 *答案* （1）解吸； （2）吸收。22.（2分） 扩散速率的费克定律公式是，式中每项的物理意义_。 *答案* JA= - DdcA/dz, JA组分A的扩散通量kmol/(m2s )； D扩散系数m2/s, dcA/dz组分的浓度梯度kmol/m423.（2

8、分）吸收速度取决于，因此，要提高气液两流体相对运动速率，可以来增大吸收速率。*答案* 双膜的扩散速率， 减少气膜、液膜厚度。24.（2分）影响扩散系数D值的大小的因素有 。 *答案* 扩散组分的性质及介质、温度、压力、浓度。25.（2分）总吸收速率方程式中KY是以为气相摩尔比差为传质推动力的气相总传质系数；而KX是以 为液相摩尔比差为传质推动力的液相总传质系数。 *答案* YY* X*X26.（2分） 填料选择的原则是_. *答案* 表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。27.（5分）气相中：温度升高则物质的扩散系数压强升高则物质的扩散系数. 在液相中： 液相粘度增加则物质的扩散系数。

9、易溶气体溶液上方的分压， 难溶气体溶液上方的分压_， 只要组分在气相中的分压液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，直至达到一个新的为止。 *答案* ; ; ; 小 ; 大 ; 大于 ; 平衡28.（4分）由于吸收过程气相中的溶质分压总液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的。增加吸收剂用量，操作线的斜率，则操作线向平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（yy*）。 *答案* 大于 上方 增大 远离 增大29.（2分） 图所示为同一温度下A.B.C三种气体在水中的溶解度曲线。由图可知，它们溶解度大小的次序是；同一平衡分压下，它们的液相平衡浓度大小顺序是。 *答案* CBA； 在同一平衡分

10、压下CCCBCA30.（3分）对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E，相平衡常数m，溶解度系数H_。 *答案* 不变； 减少； 不变31.（4分） 在常压下，测定水中溶质A 的摩尔浓度为0.56kmol/m3，此时气相中A 的平衡摩尔分率为0.02 ，则此物系的相平衡常数m=。当其他条件不变，而总压增加一倍时，相平衡常数m=， 若测得总压值为2 atm ，则此时的亨利系数E=atm,而溶解度系数Hkmol/(m3.atm)。 *答案* 2.0 ； 1.0； 4.0 atm； 14 kmol/(m3.atm)32.（2分） 在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，

11、若减少吸收剂用量，则传质推动力将，操作线将平衡线。*答案* 减少； 靠近；33.（2分） 当温度增高时，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。 *答案* 增加； 增加34.（2分） 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的HOG将，NOG将(增加，减少，不变)。 *答案* 不变； 增加35.（2分） 某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中易溶组分，设备高为无穷大，入塔Y1=8（体积），平衡关系Y=2X。试问: .若液气比（摩尔比，下同）为2.5时，吸收率= _ .若液气比为1.5 时，吸收率=_ *答案* 100 ；7536.（5分）吸收塔底部的排液管成U形，目的

12、是起作用，以防止_。 操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是吸收效果；若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率出口气体浓度。 *答案* 液封作用;空气倒灌和塔内气体跑出;吸收效果达不到要求;吸收率增大，出口气体浓度降低37.（3分） 计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：、。 *答案* 平衡线、操作线、传质系数。 或者 平衡关系、物料衡算、传质速率。38.（2分） 溶解度很大的气体，吸收时属于控制，强化吸收的手段是。 *答案* 气膜， 增大气相侧的传质分系数或气流湍动程度。39.（2分） 吸收操作中，对吸收剂的要求有、_、

13、。 *答案* 溶解度大、 选择性好、 腐蚀性小、 挥发度小。40.（2分） 当平衡线在所涉及的气液范围内斜率为m的直线时，则1/KG1/kG。若为气膜控制，则KG。 *答案* m/kL； kG41.（2分）某低浓度气体吸收过程，已知m1，气膜体积传质分系数kya2×10-4kmol.m3.s，液膜体积传质分系kxa0.4 kmol/(m3.s)。则该吸收过程为_膜阻力控制。气膜阻力占总阻力的百分数为。 *答案* 气； 99.9510042.（2分） 填料吸收塔正常操作时,气相为相； 液相为相；而当出现液泛现象时，则气相为相，液相为相。*答案* 连续；分散；分散；连续。43.（2分）某

14、气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用常数表示，而操作线的斜率可用表示。 *答案* 相平衡； 液气比44.（2分）双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的_和_之中。 *答案* 气膜、 液膜45（2分）对于气膜控制的吸收过程，如要提高其过程速率，应特别注意减少_阻力。 *答案* 气膜46.（2分）一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是_。 *答案* 使两相传质平均推动力大，从而可减小设备尺寸；提高吸收效率和吸收剂使用率。47.（2分） 传质的基本方式有：_和_。 *答案* 分子扩散， 涡流扩散48.（2分） 填料塔的喷淋密度是指_。 *答案* 单位塔

15、截面上单位时间内下流的液体量（体积）。49.（2分）吸收设备的主要类型有_等。 *答案* 填料吸收塔，板式吸收塔 二、选择题1.（2分） 吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要（ ） *答案* B A. 增加气膜厚度和减少液膜厚度； B. 减少气膜和液膜厚度 C. 增加气膜和液膜厚度2.（2分）选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好结构简单造价小，一般应选（ ）*答案* A A. 填料吸收塔 B. 板式吸收塔 C. 喷淋吸收塔3.（2分）对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将（ ），

16、亨利系数E将（ ）。 *答案* C. C. ; A. 增加 B. 减少 C. 不变4.（2分） 在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加则出口气体中的CO2量将（ ）气相总传质系数K y将（ ），出塔液体中CO2浓度将（ ）。 A. 增加；B. 减少； C. 不变。*答案* B； A； B.5.（2分） 题号7113 第7章 知识点 300 难度 中等 通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率( )。 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。 *答案* D 6（2分）在吸收塔某处，气相主体浓度y=0

17、.025,液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/(m2.h) 气相总传质系数Ky=1.5kmol/(m2.h)，则该处气液界面上气相浓度yi应为（ ），平衡关系y=0.5x。 A. 0.02 B. 0.01 C. 0.015 D. 0.005 *答案* B. y* =0.5×0.01=0.005；NA=Ky（y-y*）=ky（y-yi） 1.5（0.025-0.005）=2（0.025-yi） yi =0.017.（2分）正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生?( ) A. 出塔液体浓度x增加，回收率增

18、加；B. 出塔气体浓度增加，但x不定； 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。*答案* B8.（2分） 气体的亨利系数E值越大，表明气体（ ）。 *答案* B A. 越易溶解； B. 越难溶解； C. 溶解度适中9.（2分） 填料吸收塔空塔的速度应（ ）于液泛速度。 A. 大； B. 小 ； C. 等。 *答案* B10.（2分）对吸收操作有利的是（ ）。*答案* A A.温度低，气体分压大时； B.温度低，气体分压小时； C.温度高，气体分压大时； C.温度高，气体分压小时；11.（2分）在YX图上，吸收操作线总是位于平衡线的（ ）。*答案* A A. 上方；

19、 B. 下方； C. 重合线上； 12.（2分）亨利定律是一个稀溶液定律，其亨利系数E值愈小，表明该气体的溶解度（ ）；温度升高，E值（ ）。*答案* A、 A A. 愈大； B. 不变； C. 愈小；三、判断题1.（1分）喷淋吸收是吸收剂成液滴分散在气体中，因此，液体为连续相，气体为分散相。*答案* ×2.（1分） 吸收操作线的方程式，斜率是L/G（ ）。*答案* 3.（1分）亨利定律的表达式之一为pEx，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为 易溶气体。( ) *答案* × 4.（1分）工业上一般吸收是在吸收塔中进行的。象传热一样气液间逆流操作有利于吸收完全并可

20、获得较大的吸收推动力。（ ） *答案* 5.（1分）填料吸收塔逆流操作，当吸收剂的比用量（即液气比）增大时，则出塔吸收液浓度下降，吸收推动力减小（ ）. *答案* ×6.（1分） 对于大多数气体的稀溶液，气液平衡关系服从亨利定律。亨利系数(Ep/x)随温度的升高而增大，而溶解度系数(HC/p)随温度的升高而减小。*答案* 7.（1分）液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。（ ） *答案* ×8.（1分）在一般情况下，混合气体的有关计算可按理想气体方程和道尔顿分压定律进行。其气体组分的体积分率等于其摩尔分率，亦等于其分压分率。（ ）*答案*

21、9.（1分） 填料塔中填充大量填料以提供气液接触面积。吸收速率取决于填料的比表面积（）。填料的比表面积越大，吸收速率越大。 （ ）*答案* ×10.（1分） 吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。（ ） *答案* ×11.（1分） 在吸收塔中，溶质气体在混合气中的分压，大于与吸收剂中溶质浓度成平衡的分压时，则发生吸收。（ ）*答案* 12.（1分）吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，此时推动力也最小。（ ） *答案* 13.（1分）由于温度对溶解度系数有影响，温度升高，溶解度系数越小，所以升温有利于解吸。（ ） *答

22、案* 14.（1分）惰性气体和吸收剂在吸收过程的前后的摩尔量是不变的（ ）*答案* 15.（1分）对于溶解度甚大的气体吸收，为强化吸收过程，则应从减小液膜阻力入手，其效果才显著。（ ） *答案* ×四、问答题1.（5分） 求取最小液气比有何意义?适宜液气比如何选择?增大液气比对操作线有何影响? *答案* 溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时，欲达到分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行。当液气比比最小液气比还小时，有一部分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。与解吸的分界线。适宜液气比常在最小液气比的1

23、.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2.（5分） 什么叫液泛现象？ *答案* 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，至使液体充满填料层空隙，先是塔顶部积液，继而蔓延全塔，液体被气流带出塔顶，吸收操作完全被破坏。此现象叫液泛现象。3.（5分）双膜论的主要论点有哪些？并指出它的优点和不足之处。 *答案* 论点：1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两侧分别各有一稳定的气膜和液膜，吸收质以分子扩散的方式通过此两膜；2）在两膜层以外的气液两相主体中，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度基本上是均匀的、全部浓度变化集中在两膜层中，即阻力集中在

24、两膜层内：3）在相界面处，气液两相达平衡，即界面上没有阻力。实验证明，在气速较低时，用双膜理论解释吸收过程是符合实际情况的，即提高速度，可增大吸收速率已为实践所证实。根据这一理论的基本概念所确定的吸收速率关系，至今仍是填料吸收塔设计计算的主要依据。 但当速度较高时，气液两相界面就处于不断更新的状态，并不存在稳定的气膜和液膜，界面更新对吸收过程是一重要影响因素，双膜论对于这种情况并无考虑进去，这是它的局限性。4.（5分）欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？ *答案* 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、

25、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。 五、计算题1.（10分） 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A ，入塔气体 中含A 1%（摩尔比），经吸收后溶质A 被回收了80% ，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线为 y=x ,气相总传质单元高度为1m,试求填料层所需高度。 *答案* y1=0.01； y2=y1(1-)=0.01(1-0.8)=0.002 m=1 LS/GB=1.5(LS/GB)min=1.5(y1-y2)/(y1/m)=1.5m =1

26、.5×1×0.8=1.2 S=m/ LS/GB =1/1.2=0.833； NOG=1/(1-S)ln(1-S)y1/y2+S=3.06 h= NOG×HOG =3.06 m。2.（10分） 有一逆流填料吸收塔, 塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔气体量为100kmol/h,溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5 ，平衡关 系y=x。试求：(1)液体出塔浓度；(2)测得气相总体积传质系数Kya=0.10kmol/(m3s)，问该塔填料层高度为多少?提示：NOG=1/(1-S)ln(1-S)(y1-mx2)/(y2-mx

27、2)+S *答案* y1=0.01; y2=y1(1-)=0.01(1-0.9)=0.001 L/G=(y1-y2)/x1,x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.01-0.001)/1.5=0.006 HOG=G/Kya=100/(0.785×0.52×3600)/0.1=1.415 m NOG=1/(1-S)ln(1-S)y1/y2+S; S=m/(L/G)=1/1.5=0.667 NOG=4.16; h=HOG×NOG=1.415×4.16=5.88 m。3.（12分） 用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为850m

28、mHg ，相平衡常数m=0.25，已知其气膜吸收分系数kG=1.25kmol/(m2.h.atm)，液膜吸收分系数 kL0.85m/h/，试分析该气体被水吸收时,是属于气膜控制过程还是液膜控制过程? *答案* m=E/P E=mP=0.25×850/760=0.28(大气压) 是稀溶液 H = s/Ms.E =1000/(0.28×18)=198.4(kmol/(m3.atm) 根据 1/KG =1/kG +1/(HkL ); 即 1/G =1/1.25 + 1/(198.4×0.85) G kG =1.25 kmol/(m2.h.atm); 因此，是气膜控制过程

29、。4.（8分） 在总压P500 kN/m2、温度27下使含CO23.0（体积）的气体与含CO2370/m3的水相接触，试判断是发生吸收还是解吸? 并计算以CO2的分压差表示的传质总推动力。已知：在操作条件下，亨利系数E1.73×105kN/m2,水溶液的密度可取1000kg/m3，CO2的分子量44。 *答案* 气相主体中CO2的分压为 p=500×0.03=15 kN/m2； 与溶液成平衡的CO2分压为: p*=Ex 对于稀溶液: C=1000/18=55.6kmol/m3 CO2的摩尔数 n370/(1000×44)=0.00841 xn/C=0.00841/

30、55.6=1.513×10-4 p*=1.73×105×1.513×10-4=26.16 KN/m2； p*p； 于是发生脱吸作用。 以分压差表示的传质推动力为 p= p*-p =11.16 kN/m25.（15分） 在直径为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），要求回收率99.5，操作条件为20、1atm,平衡关系为y=0.75x,总体积传质系数Kya0.055kmol/(m3.s.atm)，求液体出口浓度和填料高度。 *答案* 已知：D=0.8m

31、 , Ls =1200kg/h, G=1000Nm3/h y1=0.013 =0.995 x2=0 ye =0.75x Kya=0.055 kmol/(m3.s.atm) Ls =1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s GB=PV/RT=G/22.4=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s 为低浓度吸收 (L/G)=0.0185/0.0124=1.49x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868; y2=y1(1-)=0.013(1-0.995)=0.000065 ZHOG×

32、NOG 而NOG =(y1-y2)/Ym y1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490; y2= y2-y2*=0.000065-0=0.000065ym =(y1-y2)/ln(y1/y2) =(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065) =0.001396 NOG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266 HOGG/（y）G/(PG）0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.055）=0.449(m) Z9.266×0.449=4.2m6.（15

33、分）在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气。废气流量为2500m3/h（标准状态），废气中氨的浓度为15g/m3，要求回收率不低于98。若吸收剂用量为3.6 m3/h，操作条件下的平衡关系为Y=1.2X，气相总传质单元高度为0.7m。试求：1. 塔底、塔顶及全塔的吸收推动力（气相）； 2.气相总传质单元数；3. 总填料层高。 *答案* y1=15/17/（1000/22.4）=0.01977kmolNH3/kmol B+NH3 Y1=y1/(1-y1)=0.01977/(1-0.01977) =0.02017kmol NH3/kmol B Y2=0.02017(1-0.98)=4.034&

34、#215;10-4 V=2500/22.4×(1-0.01977)=109.4kmol B/h L=3.6×1000/18=200kmol B/h 全塔物料衡算 LS(X1-X2)=VB(Y1-Y2) 200(X1-0)=109.4(0.02017-4.034×10-4) 得 X1=0.01081 Y1=Y1-Y1*=0.02017-1.2×0.01081=0.0072; Y2=Y2-Y2*=0.0004034 Ym=(0.0072-0.0004034)/ln(0.0072/0.0004034)=0.00235 NOG=(Y1-Y2)/Ym =(0.02

35、01-0.0004304)/0.00235=8.34 HHOG ×NOG=8.34×0.7 =5.84m7.（15分）用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。 混合气体中含苯 5（体积），其余为空气, 要求苯的回收率为90（以摩尔比表示），吸收塔为常压操作，温度为25，入塔混合气体为每小时940标准m，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的平衡关系=0.14X（其中Y、X为摩尔比），已知气相体积传 质系数Kya0.035kmol/(m3.s)，纯煤油的平均分子量Ms 170，塔径D0.6m。试求：（1）吸收剂的耗用量为多少kg/h?（2）溶液出塔浓

36、度X1 为多少?（3）填料层高度Z为多少m? *答案* =90%, y1=0.05, Y1=y1/(1-y1)=0.05/(1-0.05)=0.05263; Y2=Y1(1-)=0.005263 G=940/22.4=41.96 kmol/h GB =G(1-y1)=41.96(1-0.05)=39.87 kmol/h (Ls /GB )min =(Y1-Y2)/(Y1/m) =(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14) =0.126 Ls =1.5Ls min =1.5×0.126×39.87=7.536 kmol/h =7.536×170

37、 kg/h=1281kg/h X1=(Y1-Y2)/（1.5(Ls /GB )min） =(0.05263-0.005263)/(1.5×0.126)=0.251 x1=X1/(1+X1)=0.2006 HOG =GB /(Kya)=(39.87/3600)/(0.035×0.785×0.62) =1.12 m NOG=(Y1-Y2)/Ym Y1=Y1-Y1*=0.05263-0.14×0.251=0.01749 Y2=Y2-Y2* =0.005263 Ym =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526) =0.01018

38、NOG =(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65 ZHOG×NOG =1.12×4.65=5.2 m8.（15分） 某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底气体进气浓度为 0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为0.5atm，操作压力0.95atm，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1m3/h，混合气中空气量为100m3/h（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。 *答案* 方法1 Y1=0.026, Y2=0.0

39、026, m=E/P=0.5/0.95=0.526 Ls /GB=0.1×1000/18/(100/22.4)=1.244 GB =(100/22.4)/(/4×0.2)=142.1 kmol/(m2.h) X1=(Y1-Y2)/(Ls /GB)=(0.026-0.0026)/1.244 =0.0188 Y1=Y1-Y1*=0.026-0.526×0.0188=0.0161 Y2= Y2-Y2*=0.0026 Ym =(Y1-Y2)/ln(Y1/Y2)=0.00741 NOG =(Y1-Y2)/Ym =3.16 yaGB/×NOG =142.1/1.2&

40、#215;3.16 =37.42kmol/(m3h) 方法2 A=Ls /GB/m=1.244/0.526=2.365 NOG=A/(A-1)×ln(1-1/A)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+1/A =2.365/1.365×ln(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365=3.16 Y37.42kmol/(m3.h)9.（15分） 某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中的有害物质，若进塔气中含有害物质 5%（体积%）,要求吸收率为90%，气体流率为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。

41、如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度HL为0.44m，气相体积分传质系数Kya=0.06kmol/(m3.s.y)，该塔在常压下逆流等温操作。 试求：(1)塔底排出液的组成；(2)所需填料层高度。 注：可用摩尔分率代替摩尔比进行计算。 *答案* y1=0.05; y2=(1-)y1=(1-0.90)×0.05=0.005 x1=G(y1-y2)/L=32(0.05-0.005)/24=0.06 Lmin=L/1.5=24/1.5=16 kmol/(m2.h) x1*=G(y1-y2)/Lmin=32(0.05-0.005)/16=0.09; m=y1/ x1*=0.05/0.

42、09=0.556 ym=(y1-y1*)-( y2-y2*)/ln(y1-y1*)/( y2-y2*)= (0.05-0.556×0.06) -0.005) /ln(0.05-0.556×0.06) /0.005)=0.01164/1.202=0.00968 NOG=(y1-y2)/ym=4.65 HG=G/kya=32/3600/0.06=0.148 m HOG=HG+SHL=HG+(mG/L)×HL =0.148+0.556×32/24×0.44=0.474 m h=HOG×NOG=0.474×4.65=2.20 m。1

43、0.（15分） 一常压逆流吸收塔，塔截面积为0.5m2,填料层高为3m。用清水吸收混合气中的丙酮（分子量为58），丙酮含量为5%（体积），混合气流量为1120Nm3/h。已知在液气比为3 的条件下，出塔气体中丙酮含量为0.005（摩尔分率）。操作条件下的平衡关系为y=2x。试求：(1)出口液体中的丙酮含量（质量分率）；(2)气体体积总传质系数Kya（kmol/(m3.s)）；(3)若填料增高3米，其他操作条件不变，气体出口的丙酮含量为多少? *答案* L/G=(y1-y2)/x1, x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.05-0.005)/3=0.015 a=(0.015×58)/

44、18=0.0483 S=m/(L/G)=2/3=0.667 NOG=1/(1-S)ln(1-S)y1/y2+S=4.16 HOG=h/NOG=3/4.16=0.721 m HOG=G/Kya G=1120/(22.4×3600×0.5)=0.0278 kmol/(m2.s) Kya =G/HOG=0.0385 kmol/(m3s) h=3+3=6 m, HOG不变,S不变 NOG=hOG/HOG=6/0.721=8.32 NOG=1/(1-S)ln(1-S)y1/y2+S; y2'=0.0011。11.（15分） 在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%（体积）的空气

45、-氨混合气中的氨，已知混合气量为2826Nm3/h，气体空塔速度为1m/s（标准状），平衡关系为Y=1.2X（摩尔比）气相体积总传质系数Kya为180kmol/(m3.h.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X1（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)若吸收剂改为含NH3为0.0015（摩尔比）的水溶液，问能否达到吸收率98%的要求?为什么? *答案* Y1=y1/(1-y1)=0.05/0.95=0.05263; Y2=Y1 (1-)=0.05263(1-0.98)=0.001053 X2=0; X1*=Y

46、1/1.2=0.05263/1.2=0.04386 X1= X1*/1.4=0.03133 Y1=Y1-Y1*=0.05236-1.2×0.03133=0.01503 Y2=Y2=0.001053 Ym=(Y1-Y2)/ln(Y1/Y2)=0.005258 NOG=(Y1-Y2)/Ym=9.81GB=2826(1-0.05)/(22.4×(2826/3600/1) =152.7 kmol/(m2h) HOG=GB/Kya=152.7/180=0.848 m LS/GB=(Y1-Y2)/X1=1.646,所以S=1.2/1.646<1 操作线将在塔顶位置与平衡线相交（当

47、塔高为无穷高时）, 今:X2=0.0015,Y2*=1.2×0.0015=0.0018故最大可能回收率 =(Y1-Y2)/Y1=(0.05263-0.001 8)/0.05263 =96.5%<98%,即达不到吸收率98%的要求。12.（15分） 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，出口气体中的氨流量为4m3/h(均系操作温度20下的体积），平衡关系为Y=1.5X,传质系数Ky=0.45kmol/(m2.h.y),（均按摩尔比表示),试求：(1)吸收率为多少? 若吸收剂用量为最小用量的1.2倍时，求溶液的出

48、口浓度。(2)已知塔径为1.2m， 内充25×25×3的乱堆填料拉西环，填料有效比表面积约200m2/m3，求填料层高度。(3)若使V、 Y、X 不变，而使吸收剂改为含氨0.1%（mol%）的水溶液时，填料层 高度有何变化（K可视为不变）。 *答案* Y1=160/(2000-160)=0.08696; Y2=4/(2000-160)=0.00217 =(Y1-Y2)/Y1=(0.08696-0.00217)/0.08696=0.975=97.5% (LS/GB)min=(Y1-Y2)/X1=(Y1-Y2)/(Y1/m) =1.5×0.975=1.4625 LS/

49、GB =1.2(LS/GB)min=(Y1-Y2)/X1 X1=X1*/1.2=Y1/m/1.2=0.08696/1.5/1.2=0.0483 S=m/(L/G)=1.5/(1.2×1.4625)=0.8547 NOG=1/(1-S)ln(1-S)Y1/Y2+S=13.07GB=(1840×273/293)/(22.4×0.785×1.22)=67.7kmol/(m2h) HOG=GB/Kya=67.7/(0.45×200)=0.752 m h=NOG×HOG=13.07×0.752=9.83 m x2=0.001, X20

50、.001NOG=1/(1-S) ln(1-S)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+S =18.84S=1.5/(L/G),(L/G) =(Y1-Y2)/(X1-X2)=1.793 S=1.5/1.793=0.8368 HOG不变; h=NOG×HOG=18.84×0.752=14.17 m h=h-h=14.17-9.83=4.34 m。13.（15分） 有一座用油吸收煤气中苯蒸汽的吸收塔，已知煤气流量为2240（标准m3/h），入塔气体中含苯4，出塔气体含苯0.8（均为体积分率），进塔油中不含苯，取液体用量L1.4L/min，已知气液平衡关系为Y0.126X。求：1吸收率；2求Lmin 及L（kmol/h）；3求液体出塔组成X1（kmol苯/kmol油）； 4求吸收的对