化工原理吸收考试题库.pdf
第二章吸收复习题一、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，而表示传质任务难易程度的一个量是。2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为、。3 如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生、及等不正常现象，使塔无法工作。4 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/m2h，气相传质总Ky=1.5kmol/m2h，则该处气液界面上气相浓度yi应为。平衡关系y=0.5x。5 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A1 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=210-4kmol/m3.s,kxa=0.4 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；该气体为溶气体。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，以液相浓度表示的总传质系数。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 1 B 1 C =1 D 不一定3 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/m2h，气相传质总Ky=1.5kmol/m2h，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 4 已知 SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则A t1t2 C t1t2 D t3t15 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A1且填料为无穷高时，气液两相将在达到平衡。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，NOG将。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，传质单元数，传质单元高度，所需填料层高度。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 增加B 减少C 不变D 不确定三、计算1 某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为V=16kol/)(2mh，操作压力P=101.3kPa。已知容积传质系数)/(6.643mhkmolaky，)/(6.163mhkmolakL，相平衡关系为AAcp62.4（式中气相分压Ap的单位是kPa，平衡浓度单位是3/mkmol）。求：（1）容积总传质系数aKy及传质单元高度OGH；（2）液相阻力占总传质阻力的百分数。解：（1）由亨利定律xHcHcExPMmxyMMMccPHcm0456.03.10162.4/3/6.16mhkmolcackakMMLxkmolmhccakmMMx/1075.26.160456.033akmakaKxyy11=kmolmh/0182.01075.26.641333/9.54mhkmolaKy)(291.09.5416maKVHyOG（1）液相阻力占总阻力的百分数为：%1.15151.00182.01075.2/1/3aKakmyx2 低含量气体逆流吸收，试证：21ln11yyLmVNOG式中eyyy111为塔底的吸收推动力；eyyy222为塔顶的吸收推动力。证明：由物料衡算得：)(22yyLVxx低浓度吸收mxye)(22yyLmVmxye222212222)1(ln11)()1()(1121212mxymxyLmVyLmVLmVmxyLmVyLmVdydyyyLmVmxyyydyNyyyyyyeOG)()(2121yyVxxL1221mxmxyLmVyLmV得212211ln11ln11yyLmVmxymxyLmVNOG3 某填料吸收塔用含溶质0002.02x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01.01y回收率可达90.0。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00035.02x，试求：（1）可溶组分的回收率下降至多少？（2）液相出塔摩尔分数1x升高至多少？解：（1）001.0)9.01(01.0)1(12yy667.032/1VLmA1)11ln(1112211AmxymxyAANOG=38.5667.020002.0001.020002.001.0)667.01ln(667.011当2x上升时，由于H不变，OGH不变OGOGHHN/也不变，即667.0200035.0200035.001.0)667.01ln(667.01138.52y0013.02y87.001.00013.001.0121yyy（3）物料衡算)()(2121xxLyyV2211)(xyyLVx=00325.000035.0)0013.001.0(314 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0.8m，填料层体积为3 m3，平衡关系为 Y=1.4X，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）05263.005.0105.01Y0004.00004.010004.02Y惰性气体流量hkmolV/69.7)05.01(3012734.222000376.04.105263.011mYX0301.080.011XXhkmolXXYYVL/34.1300301.0)0004.005263.0(69.7)(212101046.00301.04.105263.0111mXYY0 0 0 4.022YY00308.0ln2121YYYYYmmYKYYVZmYa74.600308.08.0785.05.38)0004.005263.0(69.7)(221该塔现有填料层高度mZ68.0785.032因为ZZ所以该塔不适合。（2）吸收剂用量增大10%时hkmolL/67.1434.131.1hkmolXXXYYVL/67.140)0004.005263.0(69.7)(121210274.01X01424.00274.04.105263.0111XmYY0004.022YY00387.00004.001424.0ln0004.001424.0mYmYKYYVZmYa36.500387.08.0785.05.38)0004.005263.0(69.7)(221因为ZZ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?0417.004.0104.01Y00533.00053.010053.02Y01297.000128.0100128.01X804.2001297.000533.00417.0/2121XXYYVL18.25.2/0417.000533.00417.0/)/(1212121minmYYYXXYYVL则286.118.2804.2)/()/(minVLVL(2）所需填料层高度？OGOGNHZ892.0804.2/5.2/LmVS11.5892.0000533.000417.0)892.01ln(892.011)1ln(112221SmXYmXYSSNOG故mNHZOGOG67.711.55.1(3)此条件下的填料层高度。00331.00033.010033.02Y52.7892.0000331.000417.0)892.01ln(892.011)1ln(112221SmXYmXYSSNOGmNHZOGOG28.1152.75.16 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/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：hkmolV/75.99)05.01(105进塔气体中溶质A 的浓度为：05263.005.0105.01Y出塔气体中溶质A 的浓度为：00263.0)95.01(5263.0)1(12AYY原操作线Y=0.08X00.010.020.030.040.050.0600.020.040.060.080.1XY进塔纯溶剂的摩尔流量为：hkmolL/35.64)01.01(65进塔吸收剂中溶质的浓度为：0101.001.0101.01Y物系的相平衡常数：08.07.2022.16PEm脱吸因数7.0956.7/88.3914.0/LmVS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：0876.0)00263.005263.0(35.6475.990101.0)(2121YYLVXX根据(),11YX和(),22YX在本题附图1 中画出原操作线。附图 1 气相总传质单元数可由下式计算，即：676.3124.00101.008.000263.00101.008.005263.0)124.01ln(124.011)1ln(112221SmXYmXYSSNOG（3）吸收液部分循环时的情况LX2根据题意画出如本题附图2 所示的流程图。2VY循环吸收液的摩尔流量用RL表示，其中纯溶剂的流量为RL，对整个系统作溶质的物料衡算可知1X不变，即0876.01X则)1(1XLLRRRLhkmolLR/39.180876.0120新鲜吸收液与循环吸收液混合后的浓度2X为：1VY212)(XLLXLLXRRLX12)39.1835.64(0876.039.180101.035.64X附图 2 解得0273.02X循 环 操 作线因要保持回收率不变，故00263.02Y0964.0)39.1835.64/(75.9908.0/LmVS吸收液部分循环时的传质单元数为：OGOGNSXmYXmYSSN12.50964.00273.008.000263.00273.008.005263.0)0964.01ln(0964.011)1ln(112221已知吸收过程为气膜控制，液体流量对OGH的影响可忽略不计，故在吸收液有部分循环情况下，要达到同样的回收率，需较高的填料层。根据上述的计算值，即：(),11YX和(),22YX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 Y=1.4X，测得气体进、出口浓度Y1=0.03，Y2=0.002，液体出口浓度X1=0.015（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=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？解：（1）操作液气比L/V；87.10015.0002.003.0/2121XXYYVL（2）气相总传质单元高度HOG，因OGOGNHZ749.087.1/4.1/LmVS004.6749.00002.0003.0)749.01ln(749.011)1ln(112221SmXYmXYSSNOG故5.16/9/OGOGNZH（3）ZZ？由题意知2Y=0.0015其它条件不变，则5.1OGH不变新情况下的传质单元数为：98.6749.000015.0003.0)749.01ln(749.011)1ln(112221SmXYmXYSSNOG故mZZmNHZOGOG47.1947.1047.1098.65.18 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 X1=0.008，Y1=0.02，求：（1）气相总传质单元高度；（2）操作液气比为最小液气比的多少倍；（3）由于法定排放浓度Y2必须小于0.002，所以拟将填料层加高，若液气流量不变，传质单元高度的变化亦可忽略不计，问填料层应加高多少？解:（1）气相总传质单元高度0 1 2.00 0 8.05.15.111XY02Y00577.0004.0012.002.0ln004.0)012.002.0(ln)()(22112211YYYYYYYYYm77.200577.0004.002.021mOGYYYNmNZHOGOG44.177.2/4/（2）操作液气比为最小液气比的多少倍因为 X2=0，故20 0 8.00 0 4.002.0/2121XXYYVL2.15.102.0004.002.0/)/(1212121minmYYYXXYYVL则67.12.12)/()/(minVLVL（3）ZZ？002.02Y02.01Y02X则2004.002.0/12121XXXYYVL009.01X所以0135.0009.05.15.111XY00382.0002.00135.002.0ln002.0)0135.002.0(ln)()(22112211YYYYYYYYYm71.400382.0002.002.021mOGYYYNmNHZOGOG78.671.444.1所以mZZ78.2478.6
