化工原理练习题(吸收)

1、1、在一个逆流操作的吸收塔中，某截面上的气相浓度为y(摩尔分率，下同)，液相浓度为x,在一定温度下，气液相平衡关系为ye=mx,气相传质系数为ky,液相传质系数为kx,则该截面上的气相传质总推动力可表示为，气相传质总阻力可表示为；如果降低吸收剂的温度，使相平衡关系变为ye=mx，假设该截面上的两相浓度及单相传质系数保持不变，则传质总推动力，传质总阻力中气TOC o 1-5 h z相传质阻力，液相传质阻力，传质速率。2、某逆流操作的吸收塔底排出液中溶质的摩尔分率x=2X10-4,进塔气体中溶质的摩尔分率为y=0.025，操作压力为101.3kPa，汽液平衡关系为ye=50 x，现将操作压力由10

2、1.3kPa增至202.6kPa，求塔底推动力(y-ye)增至原来的倍，(xe-x)增至原来的倍。3、某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中的易溶组分，入塔混合气浓度为0.04，出塔混合气浓度为0.02，操作液气比L/V=2(L/V)min,气液相平衡关系为ye=2x,该吸收塔完成分离任务所需的气相总传质单元数Nog为，理论板数N为。OG4、一座油吸收煤气中苯的吸收塔，已知煤气流量为2240(NM3/hr),入塔气中含苯4%，出塔气中含苯0.8%(以上均为体积分率)，进塔油不含苯，取L=1.4Lmin,已知该体系相平衡关系为：Y*=0.126X，试求：溶质吸收率耳Lmin及L(kmol/h)求出塔

3、组成Xjkmol苯/kmol油)求该吸收过程的对数平均推动力AYm(5)用解析法求NOG；(6)为了增大该塔液体喷淋量。采用部分循环流程，在保证原吸收率的情况下，最大循环量L为多少，并画出无部分循环和有部分循环时两种情况下的操作线。5、在一个逆流操作的吸收塔中，某截面上的气相浓度为y(摩尔分率，下同)，液相浓度为x,在一定温度下，气液相平衡关系为ye=mx,气相传质系数为ky,液相传质系数为kx,则该截面上的气相传质总推动力可表示为，气相传质总阻力可表示为；如果降低吸收剂的温度，使相平衡关系变为ye=mx，假设该截面上的两相浓度及单相传质系数保持不变，则传质总推动力，传质总阻力中气相传质阻力，

4、液相传质阻力，传质速率。(y-mx,1/Ky=ky+m/kx,增大，不变，减小，增大)6、某逆流操作的吸收塔底排出液中溶质的摩尔分率x=2X10-4,进塔气体中溶质的摩尔分率为y=0.025，操作压力为101.3kPa，汽液平衡关系为ye=50 x，现将操作压力由101.3kPa增至202.6kPa，求塔底推动力(y-ye)增至原来的倍，(xe-x)增至原来的倍。(43,8/3)y-ye=0.025-0.01=0.015xe-x=0.0005-2*10-4=3*10-4y-ye=0.025-0.005=0.02xe-x=0.001-2*10-4=8*10-4(xe-x)/(xe-x)=8/3=

5、2.67P=101.3kPa：ye=50 x=50*2*10-4=0.01xe=y/50=0.025/50=0.0005P=202.6kPa：ye=25x=25*2*10-4=0.005xe=y/25=0.025/25=0.001(y-ye)/(y-ye)=0.02/0.015=4/3=1.337、某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中的易溶组分，入塔混合气浓度为0.04，出塔混合气浓度为0.02，操作液气比L/V=2(L/V)min,气液相平衡关系为ye=2x,该吸收塔完成分离任务所需的理论板数N为_。解：L/V=2(L/V)min,(L/V)min=(yb-ya)/(xbe-xa)=(yb-y

6、a)/(yb/m)=(0.04-0.02)/(0.040.02)=1,L/V=2=m操作线与相平衡线平行，S=1，xa=0，ym=ya=0.02，N=NOG=(yb-ya)/ym=(0.04-0.02)/0.02=11、一座油吸收煤气中苯的吸收塔，已知煤气流量为2240(NM3/hr)，入塔气中含苯4%，出塔气中含苯0.8%(以上均为体积分率)，进塔油不含苯，取L=1.4Lmin,已知该体系相平衡关系为：Y*=0.126X，试求：(2)溶质吸收率耳Lmin及L(kmol/h)求出塔组成Xjkmol苯/kmol油)求该吸收过程的对数平均推动力AYm(5)用解析法求NOG；(6)为了增大该塔液体喷

7、淋量。采用部分循环流程，在保证原吸收率的情况下，最大循环量L为多少，并画出无部分循环和有部分循环时两种情况下的操作线。解：(1)n=(Yb-Ya)/YbYayaYb=yb/(1-yb)=0.04/(1-0.04)=0.0417n=(0.0417-0.008)/0.0417=80.7%(2)G=2240/22.4=100kmol/hG=100(1-0.04)=96kmol/hB(L/G)min=(Yb-Y)/(Xb*-0)=(0.0417-0.008)/(0.041加.126-0)0.102babLmin=0.102x96=9.792kmol/hLs=1.4Lmin=1.4x9.792=13.7

8、kmol/h3)Ls/GB=(Yb-Ya)/(Xb-0)=13.7/96=0.143X=(0.0417-0.008)/(Ls/G)=0.24bB(4)AY=Y-Y*=0.0417-0.126x0.24=0.01146bbbAYm=(Ayb-Aya)/ln(Ayb/Aya)=(0.01146-0.008)/ln(0.01146/0.008)=0.009635)S=mV/L=0.126*96/13.7=0.883NOG110.883lnG-s)44YmXaa=3.42(6)部分循环，入口液量为(L+L),入塔浓度为X,a在最大L下，X处在最大。a(Ls/G)max=(0.0417-0.008)/(

9、K-X)BbaXa=Ya/0.126=0.008/U26=0.0635(Ls+Ls)/GJmax=(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191BLsmax=0.191x96-13.7=4.64kmol/hLmax=Lsmax/(1-Xb)=4.64/(1-0.24)=6.1kmol/h2、在一逆流填料吸收塔内，用三乙醇胺水溶液吸收汽相中的HS,进塔气相中2HS的含量为2.91%(体积%,下同)，要求HS的回收率不低于99%,操作温度为2227C,压力为1atm。进塔为新鲜溶剂，出塔溶剂中HS浓度为0.0132kmol(HS)/kmol(溶剂)，塔内惰性气流速为0.015

10、kmol/(m2s)，体系的相平衡关2系为：Y*=2X。(1)试求最小液气比和实际操作的液气比。(2)若Pall(鲍尔)环在该体系中的气相总体积传质系数为0.000395kmol/(n3.s.kpa),试求达到该生产要求所需要的填料高度。如果采用浮阀塔板，共需要25层才能够达到该分离要求，试求浮阀塔板在该体系中的全塔效率。(4)试计算Pall环填料的等板高度HETP。解：(1)Y二亠=0-0291=0.03b1y10.0291bHS的回收率不低于99%2Y=Y(1-n)=0.03x(1-0.99)=0.0003aby-2x在低浓度下近似可表示为Y-2X并且Y=0.03bX=Y/m=0.03/2

11、=0.015beb进塔为新鲜溶剂，即X=0a(L)YY0.030.0003=ba=1.981V丿XX0.015minbeaX=0.013bLYY0.030.0003ba2.28VXX0.013ba(2)S=mV/L=2/2.28=0.877_1_1-0.877=20.96mXln(1S)ba+SmXaaln(10.877)0.03+0.8770.0003Ka=0.000395kmol/(m3.s.kpa)Y惰性气体流速V=0.015kmol/(m2s)0.015VH=0.3748mOGKa0.000395x101.33Yh=HN=20.96x0.3748=7.86m0OGOG止=口noglnS

12、理论板数/实际板数效率(4)HETP=ho:N理论S10.8771,N=N=x20.96=19.64lnSOGln0.877N=25Eo=N理论/N实际=伽=0.419.6419.64/25=0.7863、某生产过程产生两股含有HCl的混合气体,一股混合气的流量GJ=0.015kmol/s,HCl浓度yG1=0.1(摩尔分率),另一股流量G2=0.015kmol/s,HCl浓度yG2=0.04(摩尔分率)。今拟用一个吸收塔回收两股气体中的HCl,总回收率不低于85%,所用吸收剂为20C纯水，亨利系数E=2.786X105Pa,操作压力为常压,试求：(1)将两股物料混合后由塔底入塔(附图1中的a

13、),最小吸收剂用量为多少？若将第二股气流在适当高度单独加入塔内(附图1中的b),最小吸收剂用量有何变化？(2)若空塔气速取0.5m/s,并且已经测得在此气速下的Kya=8X10-3kmol/(s.m3),实际液气比取最小液气比的1.2倍，那么混合进料所需填料层高度为多少？(3)若塔径、实际液气比与(2)相同,第二股气流在最佳位置进料,所需填料层高为多少？中间进料位于何处？解：(1)在操作条件下，系统的相平衡常数为E2.786x105m二一二=2.75P1.013x105第一种情况：两股气体混合后的浓度为y=yGi+yG2=J】+0.04=0.07122气体出口浓度为：y=(1-n)y=(1-0

14、.85)x0.07=0.010521两股气体混合后进塔的最小液气比(参见附图2中的操作线ab)为IG丿minx1max0.07-0.0105007=2.33752.75Lmin=2.3375G=2.3375(G1+G2)=2.3375X0.03=0.0701kmol/s第二种情况：当两股气体分别进塔时，塔下半部的液气比大于上半部，操作线将首先在中间加料处与平衡线相交(参见附图3)对中间进料口至塔顶这一段作物料衡算，可求出达到分离要求所需最小液气比为：=2(G丿y/mminG20.04-0.01050.04/2.75=2.028Lmin=2.028G=2.028(G1+G2)=2.028X0.0

15、3=0.0608kmol/s吸收塔的下半部的液气比为：二04=4056G0.041x-1max2.75对下半部作物料衡算可得到液体最大出口浓度为：X=0.02931max连接(y2,0)、(yG2,yG2/m)和(yG1,x1max)三点即得分段进料最小液气比操作线。1)混合进料混合气体的总体积流量为：v=22.4xT(G+)=22.4x293x0.03=0.721m3/sT122730吸收塔直径为：d=.：巫4x0.721=1.355m兀uV3.14x0.5液体出口浓度为：x1=(yy)+x=1.2x2.3375x(0.070.0105)=0.0212，L122平均传质推动力为：Ay=61一

16、mX1)6-一mx-)_(.7药7x.212).105mln/12、ymx11,ymx/22ln(0.072.75x0.02120.0105=0.011填料层高：h=-0.03KyaQAym8x0.001x1.4420-07-0-0105=14.1m0.011在实际液气比下的操作线如附图线段ab所示。2）两股进料在吸收塔的上半部（操作线ab）：G1.2x2.33752LxxA20.040.01=2.805中间加料处吸收液浓度为：x=0.0107AAym(上段)(y一mx)(y一mx)(0.042.75x0.0107)0.0105AA2LAymxInAaymx220.042.75x0.0107=0.105In0.0105H上段KaQyy0.03Aym0.008x1.4420.040.0105=7.31m0.0105在吸收塔下半部（操作线bc）,液体流率不变，气体流率减半:?=0-5x2-085=二0.1一0.041.4025xxx0.01071A1Aym（下段）H下段液体出口