化工原理吸收习题朱

一、填空气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是传质单元高度任务难易程度的一个量是传质单元数在传质理论中有代表性的三个模型分别双膜理论溶质渗透理论、表面更理论。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 液等不正常现象，使塔无法工作。在吸收塔某处，气相主体浓度 y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数k=2kmol/hK=1.5kmol/hy应为0.0。y y i平衡关系y=0.5x。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塔低达到平衡。单向扩散中飘流因A>1 。漂流因数可表示为 PP BM

，它反由于总体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。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。一般来说，两组份的等分子反相扩散体现精流单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现吸收操作中。板式塔的类型 泡罩塔浮阀塔筛板塔（说出三种；板式塔从总体上看汽两相逆流接触，在板上汽液两相错流接触。dCJA

DAB

A Ddz（增大、减小（增大、减小。易溶气体溶液上方的分小，难溶气体溶液上方的分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。压力减小,温度升高,将有利于解吸的进行；吸收因素A=L/mVA>1达到平衡。m=1，气膜和液膜体积吸收系数分别为kya=2×10-4kmol/m3.s,kxa=0.4kmol/m3.s,控100%易溶气体。二、选择根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液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单向扩散中飘流因A 。A>1 B<1 C=1 D不一定在吸收塔某处，气相主体浓度 y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/h气相传质总y=1.5kmol/h则该处气液界面上气相浓度yi应为B平衡关系y=0.5x。A 0.02 B 0.01 C 0.015 D 0.005已知SO2水溶液在三种温度t1、、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atmE2=0.011atm、E=0.00625atm，则A3t<t

t>t

t>t

t<t1 2 3 2 1 2 3 1A<1B达到平衡。A 塔顶 B 塔底 C 塔中部 D 不确定HOGA增大 B减小 C不变 D不能判断

将C，NOG

将A。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A传质单元B ，传质单元高C ，所需填料层高度 B 。A增大 B减小 C不变 D不能判断料塔中用清水吸收混合气中NH3N A .OGA增加 B减少 C不变 D不确定三、计算某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为 V=16kol/(hm2)，操作压力P=101.3kPa。已知容积传质系数k

a64.6kmol/(hm3)，ky

a16.6kmol/(hm3)，相平衡关系为pA

4.62cA

（式中气相分压pA

kPa，平衡浓度单位是kmol/m3。1容积总传质系数解：（1）由亨利定律

ay

（2液相阻力占总传质阻力的百分数。OGPExHcHc x ymxMmHcM

/P4.62c101.3

0.0456cMkakacx L

16.6cM

kmol/hm3m 0.0456c M 2.75103hm3/kmolka 16.6cx M 1 1 = 2.751030.0182hm3/kmolKa ka ka 64.6y y xKa54.9kmol/hm3y V 16H V 16OG Ka 54.9y（1）液相阻力占总阻力的百分数为：m/k 1/Ky

a2.75 103a2.75 103a 0.0182低含量气体逆流吸收，试证：1 yN ln 1OG 1

mV y2L式中y1

y y

为塔底的吸收推动力；y2

y y

为塔顶的吸收推动力。证明：由物料衡算得：xx2

V(yy)L 2低浓度吸收 ye

mxy mxe

mV(yy)L 2N

1

1 dyy dyOG y yy2 e

yy2ymx2

1mV(yy)L 21 y dyy2mV)y(mVyL L 2

mx)2

mV)

mV

mx 1

L 1 L 2 21mV y 12 2L(x1

Lx)V(y2

y)2mVL

y 1 L

y mx2

mx11 y mx 1 y2得 N ln 1 1 ln 12OG 1mV

y

1mV y2 22 2某填料吸收塔用含溶质x 0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比2L/V=3，气体入口质量分数y1

0.01回收率可达0.90。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x0.00035，试求：2下降至多少？液相出塔摩尔分数x升高至多少？1解：（1）y2y1)0.010.9)0.0011 m 20.667A L/V 1

1 y mx 1N ) 1 1]OG 11A

A y mx A2 2= 1 0.667)

0.010.0002

0.667]5.3810.667 0.0010.00022当x2上升时，由于H不变，HOG不变N H/HOG

也不变，即5.38 1 0.667)0.010.0003520.667]10.667 y2

0.000352y0.00131 2

y 0.010.0013y1

0.01V(y y)L(xx)1 2 1 2xV(y y)x1 L 1 2 2=1(0.010.0013)0.000350.003253有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h含量由50.04（。填料塔直径为0.8，填料层体积为33，平衡关系为Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。问出塔氨水浓度为出口最大浓度的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）0.05 0.0004解（）

0.05263 Y 0.00041 10.05200 273

2 10.0004惰性气体流量 V

0.05)7.69kmol/22.4 301YX1 0.0376 X 0.80XY1 m 1.4 1 1VY) 7.69(0.052630.0004)L 1 2 13.34kmol/hX X1 2

0.03010YY

0.052631.40.03010.010461 1 1YY 0.00042 2 YYY m

1Y2

0.00308lnY2Z

V(Y1

Y) 7.69(0.052630.0004) 6.74m2K Y 38.50.7850.820.003082Ya m该塔现有填料层高度 Z

3 6m0.7850.82因为 ZZ 所以该塔不适合。（2）吸收剂用量增大10%时L1.113.3414.67kmol/h VY) 7.69(0.052630.0004)L 2 XX1 2

X1

14.67kmol/hX0.02741YYmX0.052631.40.02740.014241 1 1YY 0.00042 2Ym

0.014240.00040.00387ln0.014240.0004 VY) 7.69(0.052630.0004)Z 1 2 5.36mK YYa m

38.50.7850.820.00387因为 ZZ 所以该塔适合。一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分1.5，进塔混合气组成为0.0A的摩尔分率，下同，出塔尾气组成为0.005，出塔水溶液浓度为0.012，操作条件下平衡关系为Y=2.51）液气比为最小液气比的多少若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至求此时填料层高度为若干米？（）Y 0.041 1

0.0417 Y2

0.00531

0.00533X 0.00128 0.012971 10.00128YY 0.04170.00533L/V

1 2X X1

2.8040.012970YY YY 0.04170.00533(L/V) 1 2 1 2 2.18min

XX1

Y/m 0.0417/2.51(L/V)则

(L/V

min

2.8042.181.286(2）所需填料层高度？ZH N SmV/L2.5/2.8040.892OG OG1 YmXN S)1 2S]OG 1S Y2

mX2 1

0.0417

0.892]10.892 0.0053305.11故 ZH N 1.55.117.67m(3)此条件下的填料层高度。Y 0.0033 0.003312 1 1

YmXN S)1 2S]OG 1S Y mX2 1

20.0417

0.892]10.892 0.0033107.52ZHOG

NOG

1.57.5211.28m6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。混合气的摩尔流量为105kmol/，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65kmol/h，其中溶质浓度为0.01。操作压强为202.7kPa，操作温度下的溶液的亨利系数kPa，要求：在Y-X算气相总传质单元数；654321Y=0.08X0654321Y=0.08X00.020.040.060.080.1X过程的操作线并求出气相传质单元数。 0.0X及N1

的计算

0.0进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为：V1050.05)99.75kmol/h

0.0Y0.00.00.00进塔气体中溶质A的浓度为：Y 0.05 0.052631 10.05出塔气体中溶质A的浓度为：Y Y2

)0.52630.95)0.00263A进塔纯溶剂的摩尔流量为：L6564.35kmol/h进塔吸收剂中溶质的浓度为：

原操作线Y 0.01 0.01011 10.01E物系的相平衡常数： m

16.2

0.08P 202.7脱吸因数 SmV/L0.1439.88/7.9560.7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：X X1 2

V L

Y)0.01012

99.75(0.052630.00263)0.087664.35根据(X,Y1 1

和

,Y)1中画出原操作线。2 2附图1气相总传质单元数可由下式计算，即：1 YmXmX0.052630.080.0101线2循环操作mX0.052630.080.0101线2循环操作OG 1S Y2

S] 1 0.124) 0.124]10.124 0.002630.080.01013.676吸收液部分循环时的情况 XL2根据题意画出如本题附图2所示的流程图。 VY2循环吸收液的摩尔流量用L表示，其中纯溶剂的R流量为L ，对整个系统作溶质的物料衡算可知X不R 1变，即X 0.08761则 LLR

X) L1 RL 20 18.39kmol/hR 10.0876新鲜吸收液与循环吸收液混合后的浓度X为： VY2 1LX L X2 R

(LR

L)X XL2 164.350.010118.390.0876(64.3518.39X 附图22解得 X0.02732因要保持回收率不变，故Y2

0.00263SmV/L0.0899.75/(64.3518.39)0.0964吸收液部分循环时的传质单元数为：N 1 1 S)N 1

S]OG 1S Y2mX2 1 0.0964)0.052630.080.02730.0964]10.0964 0.002630.080.02735.12NOG已知吸收过程为气膜控制，液体流量对H 的影响可忽略不计，故在吸收液有部分循OG环情况下，要达到同样的回收率，需较高的填料层。

,Y和(X,Y

)可在本题附图1上画出相应的循环操作线。1 1 2 2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Y=1.4X，测得气体进、出口浓度Y=0.03，Y=0.002，液体出口浓度X=0.015（均为摩1 2 1尔比）操作液气比L/）气相总传质单元高度H（）如果限定气体出口OGY=0.0015，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？2）操作液气比L/；YY 0.030.002L/V

1 2X X1

1.870.0150（2）气相总传质单元高度H，OG因 ZH N SmV/L1.4/1.870.749OG OG1 YmXN S)1 2S]OG 1S Y2

mX2 1

0.03

0.749]10.749 0.00206.004故 HOGZ/NOG9/61.5ZZ？由题意知Y=0.0015 其它条件不变，则 H2 新情况下的传质单元数为：

1.5不变 1 YmXN S)1 OG 1S Y mX

S]2 1

20.03

0.749]10.749 0.001506.98ZH N故 OG

1.56.9810.47mZZ10.4791.47m8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X0，Y=0.004，塔底X=0.008，Y=0.02，求：2 2 1 1气相总传质单元高度；操作液气比为最小液气比的多少倍；由于法定排放浓度Y0.002，所以拟将填料层加高，若液气流量不变，传质2单元高度的变化亦可忽略不计，问填料层应加高多少？解:（1）气相总传质单元