化工原理第五章 吸收 題

1、六 吸 收濃 度 換 算 2.1甲醇15%(質(zhì)量)的水溶液, 其密度為970Kg/m3, 試計(jì)算該溶液中甲醇的: (1)摩 爾分率; (2)摩爾比; (3)質(zhì)量比; (4)質(zhì)量濃度; (5)摩爾濃度。分 子 擴(kuò) 散2.2 估算1atm及293K下氯化氫氣體(HCl)在(1)空氣,(2)水(極稀鹽酸)中的擴(kuò)散系數(shù)。2.3一小管充以丙酮,液面距管口1.1cm,20空氣以一定速度吹過管口,經(jīng)5 小時(shí)后液 面下降到離管口2.05cm,大氣壓為750mmHg,丙酮的蒸汽壓為180mmHg , 丙酮液密度為 7900kg/m3,計(jì)算丙酮蒸汽在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)。2.4 淺盤內(nèi)盛水。水深5mm,在1atm又2

2、98K下靠分子擴(kuò)散逐漸蒸發(fā)到大氣中。假定傳質(zhì) 阻力相當(dāng)于3mm厚的靜止氣層,氣層外的水蒸壓可忽略,求蒸發(fā)完所需的時(shí)間。2.5 一填料塔在常壓和295K下操作，用水除去含氨混合氣體中的氨。在塔內(nèi)某處，氨 在氣相中的組成ya=5%(摩爾百分率)。液相氨的平衡分壓P=660Pa,物質(zhì)通量NA = 10 - 4kmol/m2·S,氣相擴(kuò)散系數(shù)DG=0.24cm2/s,求氣膜的當(dāng)量厚度。相 平 衡 與 亨 利 定 律2.6 溫度為10的常壓空氣與水接觸，氧在空氣中的體積百分率為21%， 求達(dá)到平衡 時(shí)氧在水中的最大濃度, （以g/m3、摩爾分率表示）及溶解度系數(shù)。以g/m3·atm及

3、 kmol/m3·Pa表示。 2.7 當(dāng)系統(tǒng)服從亨利定律時(shí)，對同一溫度和液相濃度，如果總壓增大一倍則與之平衡 的氣相濃度(或分壓) (A)Y增大一倍; (B)P增大一倍;(C)Y減小一倍; (D)P減小一倍。2.8 25及1atm下,含CO220%,空氣80%(體積%)的氣體1m3，與1m3的清水在容積2m3的 密閉容器中接觸進(jìn)行傳質(zhì),試問氣液達(dá)到平衡后, (1)CO2在水中的最終濃度及剩余氣體的總壓為多少? (2)剛開始接觸時(shí)的總傳質(zhì)推動(dòng)力P,x各為多少？氣液達(dá)到平衡時(shí)的總傳質(zhì)推動(dòng) 力又為多少？2.9 在填料塔中用清水吸收氣體中所含的丙酮蒸氣,操作溫度20,壓力1atm。若已知 氣

4、相與液相傳質(zhì)分系數(shù)（簡稱傳質(zhì)系數(shù)）kG3.5×10-4kmol/(m2.s.atm),kL=1.5×10-4 m/s,平衡關(guān)系服從亨利定律,亨利系數(shù)E=32atm,求KG、Kx、Ky和氣相阻力在總阻力中所 占的比例。2.10 在一填料塔中用清水吸收混合氣中的氨。吸收塔某一截面上的氣相濃度y=0.1， 液相濃度x=0.05(均為摩爾分率)。氣相傳質(zhì)系數(shù)ky=3.84×10-4kmol/(m2.s.y),液相傳 質(zhì)系數(shù)kx=1.02×10-2kmol/(m2.s.x),操作條件下的平衡關(guān)系為y=1.34x,求該截面上的: (1)總傳質(zhì)系數(shù)Ky,kmol/(m

5、2.s.y); (2)總推動(dòng)力y; (3)氣相傳質(zhì)阻力占總阻力的比例; (4)氣液介面的氣相、液相濃度yi和xi。操 作 線 作 法2.11 根據(jù)以下雙塔吸收的四個(gè)流程,分別作出每個(gè)流程的平衡線（設(shè)為一直線）和操 作線的示意圖。2.12 示意畫出下列吸收塔的操作線。（圖中yb1>yb2，xa2>xa1；yb2氣體和xa2液體均在塔內(nèi)與其氣、液相濃度相同的地方加入）習(xí)題12附圖2.13 在填料塔中用純水逆流吸收氣體混合物中的SO2, 混合氣中SO2初始濃度為5%(體 積),在操作條件下相平衡關(guān)系y=5.0x,試分別計(jì)算液氣比為4和6時(shí),氣體的極限出口濃度( 即填料層為無限高時(shí),塔氣體

6、出口濃度)及畫出操作線。2.14 在吸收過程中，一般按圖1設(shè)計(jì)，有人建議按圖2流程設(shè)計(jì)吸收塔，試寫出兩種情況下的操作線方程，畫出其操作線，并用圖示符號說明操作線斜率和塔頂、 底的操作狀態(tài)點(diǎn)。習(xí)題14附圖設(shè) 計(jì) 型 計(jì) 算2.15 用填料塔以清水吸收空氣中的丙酮，入塔混合氣量為1400Nm3/h，其中含丙酮4%(體積%),要求丙酮回收率為99%,吸收塔常壓逆流操作，操作液氣比取最小液氣比的1.2倍,平衡關(guān)系為y=1.68x,氣相總傳質(zhì)單元高度HOG=0.5m求: (1) 用水量及水溶液的出口濃度xb (2) 填料層高度Z(用對數(shù)平均推動(dòng)力法計(jì)算NOG)。2.16 某工廠擬用清水吸收混合氣體中的溶

7、質(zhì)A,清水用量為4500kg/h,混合氣體量為2240Nm3/h,其中溶質(zhì)A的含量為5%(體積%),要求吸收后氣體中溶質(zhì)含量為0.3%, 上述任務(wù)用填料塔來完成,已知體積總傳質(zhì)系數(shù)KYa為307kmol/m3.h,平衡關(guān)系為y=2x,如塔徑已確定為1m,求填料層高度為多少m?(NOG用吸收因數(shù)法)2.17 用填料塔從一混合氣體中吸收所含苯。進(jìn)塔混合氣體含苯5%(體積百分?jǐn)?shù)),其余 為惰性氣體。回收率為95%。吸收塔操作壓強(qiáng)為780mmHg，溫度為25,進(jìn)入填料塔的混合氣體為1000m3/h。吸收劑為不含苯的煤油。煤油的耗用量為最小用量的1.5倍。氣液逆流流動(dòng)。已知該系統(tǒng)的平衡關(guān)系為Y=0.14

8、X(式中Y、X均為摩爾比)。已知?dú)庀囿w積總傳質(zhì)系數(shù)KYa=125kmol/m3.h。煤油的平均分子量為170Kg/Kmol。塔徑為0.6m。試求:(1) 煤油的耗用量為多少Kg/h?(2) 煤油出塔濃度X1為多少? (3) 填料層高度為多少m? 習(xí)題 17 附圖 (4) 吸收塔每小時(shí)回收多少Kg苯?(5) 欲提高回收率可采用哪些措施?并說明理由。 2.18 在逆流操作的填料塔內(nèi),用純?nèi)軇┪栈旌蠚怏w中的可溶解組分。已知: 吸收劑 用量為最小量的1.5倍,氣相總傳單元高度HOG=1.11m,(HOG=GB/KYa,其中GB-惰性氣體的 流率，Kmol/m2.s；KYa-以氣相摩爾比差為總推動(dòng)力的

9、氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)Kmol/m3.s. Y),操作條件下的平衡關(guān)系為Y=mX(Y、X-摩爾比),要求A組分的回收率為90%,試求所須 填料層高度。 在上述填料塔內(nèi),若將混合氣體的流率增加10%,而其它條件(氣、液相入塔組成、吸 收劑用量、操作溫度、壓強(qiáng))不變,試定性判斷尾氣中 A的含量及吸收液組成將如何變化? 已知KYaG0.7。2.19 在常壓填料逆流吸收塔中,用清水吸收混合氣體中的氨,混合氣量為2000m3/h,其 中氨的流量為160m3/h,出口氣體中氨的流量為4m3/h，操作溫度為20，平衡關(guān)系為Y=1.5X,傳質(zhì)系數(shù)KY=0.45Kmol/m2 h Y(均按摩爾比表示),試求: (1

10、) 吸收率為多少?若吸收劑量為最小用量的1.2倍時(shí),求溶液的出口濃度。 (2) 已知塔徑為1.2m,內(nèi)充25X25X3的亂堆填料拉西環(huán),填料有效比面積約200m2/m3, 求填料層高度。 (3) 若使V、Y、X1 不變,而使吸收劑改為含氨0.1%(mlo%)的水溶液時(shí), 填料層高度有何變化(KY可視為不變)。2.20 在填料塔內(nèi)稀硫酸吸收混合氣體中的氨(低濃度),氨的平衡分壓為零(即相平衡常數(shù)m=0),在下列三種情況下的操作條件基本相同, 試求所需填料高度的比例: (1) 混合氣體含氨1%,要求吸收率為90%; (2) 混合氣體含氨1%,要求吸收率為99%; (3) 混合氣體含氨5%,要求吸收

11、率為99%。對上述低濃度氣體，吸收率可按=(Yb-Ya)/Yb計(jì)算。 2.21用圖示的A、B兩個(gè)填料吸收塔,以清水吸收空氣混合物中的SO2，已知系統(tǒng)的平衡常數(shù)m=1.4,塔的HOG =1.2m,氣體經(jīng)兩塔后總吸收率為0.91，兩塔用水量相等，且均為最小用量的1/0.7倍，試求兩塔的填料層高度。 操 作 型 計(jì) 算2.22 含氨1.5%(體積%)的氣體通過填料塔用清水吸收其中的氨。平衡關(guān)系y=0.8x, 液氣摩爾比L/G=0.94,總傳質(zhì)單元高度HOG =0.4m,填料層高度ho=6m。 (1) 求出塔氣體中氨的濃度(或吸收率); (2) 可以采用哪些措施提高吸收率?如欲達(dá)到吸收率為99.5%,

12、對你所采取的措施作出估算。2.23 空氣中含丙酮2%(體積%)，在填料塔中用水吸收。填料層高度ho=10m，混合氣體 摩爾流率G=0.024kmol/m2.s，水的摩爾流率L=0.065kmol/m2.s，氣相傳單元高度HG =0.76m，液相傳質(zhì)單元高度HL=0.43m，操作溫度下的亨利常數(shù)E=177KN/m2,操作壓力為 100KN/m2,求出口氣體濃度。2.24 用不含溶質(zhì)的吸收劑吸收某氣體混合物中的可溶組分A,在操作條件下, 相平衡 關(guān)系為Y=mX。試證明：(L/V)min=m, 式中為溶質(zhì)A的吸收率。綜 合 計(jì) 算2.25 在直徑為0.8m的填料塔中, 用1200Kg/h的清水吸收空

13、氣和SO2混合氣中的SO2,混 合氣量為1000m3(標(biāo)準(zhǔn))/h,混合氣含SO21.3%(體積),要求回收率為99.5%,操作條件為20, 1atm,平衡關(guān)系為ye=0.75x,總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.055Kmol/m3.s.Dy,求液體出口濃度和填料層高度。2.26 在塔徑為1.33m的逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收溫度為20 , 壓力為 1atm的某混合氣體中的CO2,混合氣體處理量為1000m3/h,CO2含量為13%(體積), 其余為惰 性氣體,要求CO2的吸收率為90%,塔底的出口溶液濃度為0.2gCO2/1000gH2O,操作條件下的 氣液平衡關(guān)系為Y=1420X(式中Y、

14、X均為摩爾比),液相體積吸收總系數(shù)KXa=10695Kmol/m3 .h,CO2分子量為44,水分子量為18。試求: (1) 吸收劑用量(Kg/h); (2) 所需填料層高度(m)。2.27 某廠使用填料塔，以清水逆流吸收某混合氣體中的有害組分A。已知填料層高度 為8m。操作中測得進(jìn)塔混合氣組成為0.06(組分A的摩爾分率,以下同),出塔尾氣中組成為 0.008,出塔水溶液組成為0.02。操作條件下的平衡關(guān)系為y=2.5x。試求: (1) 該塔的氣相總傳質(zhì)單元高度; (2) 該廠為降低最終的尾氣排放濃度,準(zhǔn)備另加一個(gè)塔徑與原塔相同的填料塔。若 兩塔串聯(lián)操作，氣液流量和初始組成均不變,要求最終的

15、尾氣排放濃度降至0.005,求新加 塔的填料層高度。注:計(jì)算中可近似用摩爾分率代替摩爾比。2.28 流率為0.04Kmol/m2.s的空氣混合氣中含氨2%(體積), 擬用逆流吸收以回收其中 95%的氨 。塔頂噴入濃度為0.0004(摩爾分率)的稀氨水溶液， 采用液氣比為最小液氣比 的1.5倍,操作范圍的平衡關(guān)系為y=1.2x,所用填料的氣相總傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.052Kmol/m3.s. y。試求: (1) 液體離開塔底時(shí)的濃度(摩爾分率); (2) 全塔平均推動(dòng)力ym; (3) 填料層高度。2.29 在填料高度為5m的常壓填料塔內(nèi),用純水吸收氣體混合物中少量的可溶組分。氣液逆流接觸，液氣比為

16、1.5，操作條件下的平衡關(guān)系為Y=1.2X，溶質(zhì)的回收率為90%，若保持氣液兩相流量不變，欲將回收率提高到95%，求填料層高度應(yīng)增加多少m? 2.30 用純?nèi)軇㏒吸收混合氣體中溶質(zhì)A。操作條件為P=1atm,t=27。已知: 惰性氣體 的質(zhì)量流速為5800Kg/(m2.h),惰性氣體的分子量為29,氣相總傳質(zhì)單元高度HOG =0.5m, 塔 內(nèi)各截面上溶液上方溶質(zhì)A的分壓均為零(即相平衡常數(shù)m=0)。試計(jì)算: (1)下列三種情況所需填料層高度各為若干m; a A的入塔濃度y1=0.02,吸收率90%; b A的入塔濃度y1=0.02,吸收率99%; c A的入塔濃度y1=0.04,吸收率90%

17、; (2)填料層的氣相體積吸收總系數(shù)KGa,Kmol/(m3.s.atm),指出氣膜阻力占總阻力的 百分?jǐn)?shù); (3)在操作中發(fā)現(xiàn),由于液體用量偏小,填料沒有完全潤濕而達(dá)不到預(yù)期收率, 且由 于溶劑回收塔能力所限,不能再加大溶劑供給量, 你有什么簡單有效措施可保證設(shè)計(jì)吸收 率?2.31 在逆流填料吸收塔中,用清水吸收含氨5%(體積)的空氣-氨混合氣中的氨 ,已知 混合氣量為2826Nm3/h,氣體空塔速度為1m/s(標(biāo)準(zhǔn)狀況),平衡關(guān)系為Y=1.2X(摩爾比), 氣 相體積總傳質(zhì)系數(shù)KYa為180Kmol/m3.h.(Y),吸收劑用量為最小用量的1.4倍, 要求吸收 率為98%。試求: (1)

18、溶液的出口濃度X1(摩爾比); (2) 氣相總傳質(zhì)單元高度HOG 和氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG ; (3) 若吸收劑改為含NH3為0.0015(摩爾比)的水溶液,問能否達(dá)到吸收率98%的要求? 為什么?2.32 在填料塔中用純吸收劑逆流吸收某氣體混合物中的可溶組分A, 已知?dú)怏w混合物 中溶質(zhì)A的初始組成為0.05,通過吸收后氣體出口組成為 0. 02,吸收后溶液出口組成為0 .098(均為摩爾分率), 操作條件下氣液平衡關(guān)系為y=0.5x,并已知此吸收過程為氣相阻力 控制。求: (1) 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG ; (2) 當(dāng)液體流量增加一倍時(shí), 在氣量和氣液進(jìn)口組成不變情況下,溶質(zhì)A 的被吸收 量

19、變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?填 料 塔 的 校 核 計(jì) 算2.33 一填料吸收塔,填料層高度ho=5m，塔截面積為0.1m2，入塔混合氣體中溶質(zhì)含量 yb為0.05 (摩爾分率,以下同)，用某種純?nèi)軇┪眨媪鞑僮? 溶劑量L為0.013 kmol/s， 出塔溶液中溶質(zhì)含量xb=0.04，出塔氣體中溶質(zhì)含量 ya為0.0005,平衡關(guān)系為y=0.8x, 求總體積傳質(zhì)系數(shù)Kyakmol/m3.s。2.34 在逆流填料吸收塔中,用清水吸收含SO2的氣體混合物,入塔SO2濃度為3.5%(體積 %),其余為惰性氣體。出塔氣體SO2的分壓為1.14KN/m2。液相出塔濃度為0.00115(摩爾 分率)。吸收操作在

20、101.3KN/m2總壓，溫度20下進(jìn)行。已知水的流量為27800kg/h, 塔截面積為1.35m2, 填料層高度為5m,試求液相體積吸收總系數(shù)KXakmol/m3.s。已 知液相出口平衡濃度為1.4×10-3摩爾分率，且平衡關(guān)系為一直線。2.35 有一填料層高度為3m的吸收塔,可從含氨6%(體積%)的空氣混合物中回收99%的氨。 混合氣體流率為620kg/m2.h,吸收劑為清水,其流率為900kg/m2.h,生產(chǎn)條件有下例兩 種改變,試問該填料層高度是否滿足要求。 (1) 氣體流量增加一倍; (2) 液體流量增加一倍。 在操作范圍內(nèi)氨水平衡關(guān)系y=0.9x,總傳質(zhì)系數(shù)Kya與氣體流

21、率G的0.8 次方成正比而 與液體流率的影響很小。2.36 在常壓逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空氣中某溶質(zhì)A,進(jìn)塔氣體中溶質(zhì)A的 含量為8%(體積%),吸收率為98%,操作條件下的平衡關(guān)系為y=2.5x,取吸收劑用量為最小用 量的1.2倍,試求: (1) 水溶液的出塔濃度; (2) 若氣相總傳質(zhì)單元高度為0.6m,現(xiàn)有一填料層高度為6m的塔, 問塔是否合用?注: 計(jì)算中可用摩爾分率代替摩爾比, 用混合氣體量代替惰性氣體量, 用溶液量代替溶劑量。 部 分 溶 劑 循 環(huán) 吸 收2.37 在填料塔內(nèi)用純水吸收某氣體混合物中的可溶組分，氣體入塔濃度為0.07(摩爾 分率)，當(dāng)兩相逆流操作，液氣摩

22、爾比為1.5時(shí)，氣體的吸收率為0.95， 而氣液平衡常數(shù) m=0.5。若保持新鮮吸收劑用量不變,而將塔底排出液的10%送至塔頂與新鮮吸收劑相混合 加入塔內(nèi),試求此時(shí)氣體出口濃度為多少?計(jì)算時(shí)假定吸收過程為氣相阻力控制(或氣膜控 制)。兩 股 溶 劑 或 兩 股 氣 體 同 時(shí) 吸 收2.38 一逆流吸收塔填料層高度為8m,用兩股溶劑回收混合氣體中的溶質(zhì)。兩股溶劑量 各占一半。一股溶劑為純?nèi)軇乃敿尤?，另一股溶劑其中溶質(zhì)含量為0.004(摩爾分率) 從離填料塔頂層以下2米處加入塔內(nèi)。塔下段的液氣摩爾比L/G=4,入塔氣體含溶質(zhì)0. 05, 操作條件下氣液平衡關(guān)系y=3x, 傳質(zhì)單元高度HOG

23、=1.14米,求出塔氣體中溶質(zhì)的摩爾分率。2.39 某廠吸收塔的填料層高度為8m,用水洗去尾氣中有害組分A。在此情況下，測得的濃度數(shù)據(jù)如圖(a)所示。已知在操作條件下平衡關(guān)系為y=1.5x, 試求氣相傳質(zhì)單元高度。由于法定的排放濃度規(guī)定,出塔氣體濃度必須小于0.002(摩爾分率), 所以擬定將該塔的填料層加高,如液氣摩爾比保持下變,試問填料層應(yīng)加高若干米? 若加高部分改為圖(b)放置,構(gòu)成(a)與(b)串聯(lián)操作,同時(shí)在(b)中另加水吸收,其用水量與(a)相同,試問氣體排放濃度ya'是否合格? 2.40 某生產(chǎn)過程產(chǎn)生的兩股混合氣體, 一股流量G1'=0.015Kmol/s, 溶

24、質(zhì)濃度yb1=0.1, 另一股流量G2'=0.015Kmol/s, 溶質(zhì)濃度yb2=0.04,今用一個(gè)吸收塔回收兩股氣體中溶質(zhì), 總回收率不低于85%,所用的吸收劑為20純水, 在常壓、20下操作,此時(shí)亨利系數(shù)為E =2090mmHg,求: (1) 將兩股物料混合后由塔底入塔,最小吸收劑用量為多少? (2) 若空塔氣速為0.5m/s,并已測得此氣速下Kya=8×10-3Kmol/s.m3,實(shí)際液氣比 為最小液氣比的1.2倍,求混合進(jìn)料所需塔高為多少? (3) 定性分析:若將第二股氣流在適當(dāng)位置單角加入 ,最小吸收劑用量如何變化? 若實(shí)際液氣比與（2）相同，則塔高將如何變化?進(jìn)

25、料位置應(yīng)在何處為最好? 脫吸、吸收聯(lián)合操作 2.41如圖所示的吸收脫吸系統(tǒng),兩塔填料層高度均為7米,經(jīng)測定,吸收塔氣體量G=1000kmol/h, 脫吸(解吸)塔氣體流量 習(xí)題41附圖G'=300kmol/h,吸收劑循環(huán)量為L'=150kmol/h。并已知: yb=0.015,xa=0.005=xb',ya'=0.045,yb'=0,平衡系統(tǒng)y=0.15x(吸收塔);y=0.6x(脫吸塔), 試求: (1) 吸收塔氣體出口濃度ya;(3) 吸收塔和脫吸塔傳質(zhì)單元高度HOG 。 2.42 一逆流吸收-解吸系統(tǒng),兩塔填料層高相同。操作條件下吸收系統(tǒng)平衡關(guān)系為

26、Y=0.125X,液氣比L/G=0.16,氣 相總傳質(zhì)單元高度HOG =0.5m; 解吸系統(tǒng)用過熱蒸汽吹脫,其平衡關(guān)系為y=3.16x,氣液比G'/L=0.365。 已知吸收塔入塔的氣體組成為0.02(摩爾分率,下同),要求入塔液體組成為0.0075， 回收率為95%。 試求: (1)吸收塔出塔液體組成; (2)吸收塔填料層高度; (3)解吸塔的氣相總傳質(zhì)單元高度。脫 吸 理 論 板 等 板 高 度 等 計(jì) 算2.43 要用一解吸塔處理清水，使其中CO2含量(以質(zhì)量計(jì))從200ppm降到5ppm。塔的操 作溫度為25,總壓為0.1MN/m2,塔底送入空氣中含CO20.1%(體積%),操

27、作溫度下亨利常 數(shù)E=1.64×162MN/m2,每小時(shí)處理水量為50噸,實(shí)際使用空氣量為理論上最小值的50倍, 求所需理論塔板數(shù)?2.44 用一逆流操作的解吸塔,處理含CO2的水溶液,每小時(shí)處理水量為40噸, 要求水中 的CO2含量由8×10-5降至2×10-6(均為摩爾比)。塔內(nèi)水的噴淋密度為8000Kg/m2.h, 塔底送入空氣中含CO20.1%(體積%),實(shí)際使用空氣量為最小用量的20倍，塔的 操作溫度為25,壓力為100KN/m2,該操作條件下的亨利系數(shù)E=1.6×10-5KN/m2,液相體積 總傳質(zhì)系數(shù)Kxa為800Kmol/m3.h(按摩爾

28、分率計(jì)算)。試求: (1) 入塔空氣用量(m3/h,以25計(jì)); (2) 填料層高度。2.45 在填料層高度為3m的常壓逆流操作的吸收塔內(nèi),用清水吸收空氣中的氨 ,混合氣 含氨5%(體積,以下同),塔頂尾氣含氨0.5%,吸收因數(shù)為1,已知在該塔操作條件下氨 - 水 系統(tǒng)平衡關(guān)系可用y*=mx表示(m為常數(shù)),且測得與含氨1.77%的混合氣充分接觸后的水中, 氨的濃度為18.89g/1000g(水)。試求: (1) 吸收液的出口濃度; (2) 該填料塔的氣相總傳質(zhì)單元高度，m; (3) 等板高度，m。計(jì) 算 傳 質(zhì) 系 數(shù) 及 傳 質(zhì) 單 元 高 度2.46 填料塔中用弧鞍陶瓷填料(at=193

29、m2/m3),以清水吸收空氣中的低濃度SO2。溫 度為303k,壓強(qiáng)為100KPa。氣體、液體的質(zhì)量流率分別為0.62和6.7kg/m2.s,試用半經(jīng)驗(yàn) 公式計(jì)算KLa、KGa、HG、HL。綜 合 思 考 題2.47填空與選擇1. 物理吸收操作屬于 過程,是一組分通過另一靜止組分的 擴(kuò)散。 當(dāng)平衡線在所涉及的范圍內(nèi)是斜率為m的直線時(shí),則1/Ky=1/ky+ /kx。 2. 含SO2為10(體積)的氣體混合物與濃度C為0.020Kmol/m3 的SO2水溶液在一個(gè)大 氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關(guān)系為P*=1.62C(大氣壓),則SO2將從 相向_ 相轉(zhuǎn)移,以氣相組成表示的傳質(zhì)總推動(dòng)力為

30、大氣壓,以液相組成表示的傳質(zhì)總 推動(dòng)力為 Kmol/m3。 3. 總傳質(zhì)系數(shù)與分傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系可以表示為1/K=1/kL+H/kG其中1/kL表示 , 當(dāng) 項(xiàng)可忽略時(shí),表示該吸收過程為液膜控制。 是非題 享利定律的表達(dá)式之一為P=Ex,若某氣體在水中的享利系數(shù)E 值很大說明該氣體為易 溶氣體。( ) 低濃度氣體吸收中,已知平衡關(guān)系y=2x,Kxa=0.2Kmol/m3·s,Kya=2×10-4Kmol/m3.s, 則此體系屬 (A氣膜;B液膜;C氣、液雙膜)控制,總傳質(zhì)系數(shù)近似為Kya=_Kmol/m3·s。 (A) 2, (b) 0.1, (C) 0.2,

31、(D) 2×10-4 通常所討論的吸收操作中,當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時(shí) 。 (A)回收率趨向最高; (B)吸收推動(dòng)力趨向最大; (C)操作最為經(jīng)濟(jì); (D)填料層高度趨向無窮大。 4. (1) G=KG F; (2) G= (x*-x)F式中: G-傳質(zhì)量Kmol/hr; F-傳質(zhì)面積m2; KG-傳質(zhì)總系數(shù) Kmol/m2·hr (KN/m2) x-液相摩爾分率。某操作中的吸收塔,用清水逆流吸收氣體混合物中A組分。若y1下降, L、G、P、T 等不變; 則回收率有何變化 ;若L增加, 其余操作條件不變, 則出塔液體x1有何變化?_ 5. 氣相中:溫度升高則物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)

32、 ; 壓強(qiáng)升高則物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù) 在液相中:液相粘度增加，則物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù) 。 易溶氣體溶液上方的分壓 ,難溶氣體溶液上方的分壓 ,只要組分在氣相中的分壓 液相中該組分的平衡分壓,吸收就會(huì)繼續(xù)進(jìn)行, 直至達(dá)到一個(gè)新的_為止。6. 圖所示為同一溫度下A、B、C三種氣體在水中的溶解度曲線。由圖可知, 它們?nèi)芙舛却笮〉拇涡蚴?;因?yàn)?。吸收中，溫度不變，壓力增大, 可使相平衡常數(shù) (增大,減小,不變), 傳質(zhì)推動(dòng)力 習(xí)題6附圖(增大,減小,不變)。7. 在1atm，20下某低濃度氣體被清水吸收, 氣膜吸收分系數(shù)（氣相傳質(zhì)分系數(shù)） KG=0.1Kmol/(m2·h·atm),液膜吸收

33、分系數(shù)KL=0.25Kmol/(m2·h·Kmol/m3),溶質(zhì)的溶解 度系數(shù)H=150Kmol/(m3·atm),則該溶質(zhì)為 溶氣體,氣相總傳質(zhì)系數(shù)Ky=_ Kmol/(m2·h·y),液相總傳質(zhì)系數(shù)Kx= Kmol/(m2·h·x)。 8. 實(shí)驗(yàn)室用水逆流吸收空氣中的CO2,當(dāng)水量和空氣量一定時(shí),增加CO2, 則入塔氣體濃度 ,出塔氣體濃度 ,出塔液體濃度 吸收總推動(dòng)力用氣相濃度差表示時(shí),應(yīng)等于_和 之差。9. 對非液膜控制的系統(tǒng),氣體流量越大,則氣相總傳質(zhì)系數(shù)Ky , 氣相總傳質(zhì)單元高度HOG 。 對接近常壓的低濃度溶

34、質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)A.B在同樣條件下,A系統(tǒng)中的溶質(zhì)的溶解度 較B系統(tǒng)中的溶質(zhì)為高,則A系統(tǒng)的溶解度系數(shù)HA HB,享利系數(shù)EA EB,相平衡常數(shù)mA_mB。(>,=<) 10. 在常壓下,測定水中溶質(zhì)A的摩爾濃度為0.56Kmol/m3,此時(shí)氣相中A的平衡摩爾 分率為0.02,則此物系的相平衡常數(shù)m= 。當(dāng)其他條件不變,而總壓增加一倍時(shí),相 平衡常數(shù)m= ,若測得總壓值為2atm,則此時(shí)的享利系數(shù)E= atm,而溶解度 系數(shù)H_Kmol/m3atm。 一般地,在相同溫度、壓力下,氣體在水中的擴(kuò)散系數(shù)比在氣相中的擴(kuò)散系數(shù) 。 11. 在氣體流量,氣相進(jìn)出口組成和液相進(jìn)口組成不變時(shí),若

35、減少吸收劑用量,則傳質(zhì)推動(dòng)力將 ,操作線將 平衡線,設(shè)備費(fèi)用將 當(dāng)一溫度增高時(shí),溶質(zhì)在氣相中的分子擴(kuò)散系數(shù)將 ,在液相中的分子擴(kuò)散系數(shù)將 。 對一定操作條件下的填料吸收塔,如將塔填料層增高一些,則塔的HOG 將 ,NOG將_(增加,減少,不變)。 12. 對一定的逆流吸收操作體系,若其解吸因數(shù)S<1,則其理論板必 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG 。如S=1,則理論板數(shù) NOG 。 計(jì)算吸收塔的填料層高度需要應(yīng)用 、 、 三個(gè)方面的關(guān)系 聯(lián)合求解。13. 某逆流吸收塔,用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵幸兹芙M分,設(shè)備高為無窮大, 入塔Y1= 8(體積),平衡關(guān)系Y=2x。試問:(1) 若液氣比(摩爾比,下同)為

36、2.5時(shí),吸收率= (2) 若液氣比為1.5時(shí),吸收率= 14. 在逆流操作的吸收塔中,其操作線及平衡線如圖, 若其他操作條件不變而系統(tǒng)溫度增加(設(shè)溫度對Sc的影響可略)則塔的氣相總傳質(zhì)單元高度HOG 將 。氣體出口濃度ya將 ,液體出口濃度xb將 。請?jiān)趛-x圖上示意畫出新條件下的操作線及平衡線。_15. 在低濃度難溶氣體的逆流吸收塔中,若其他條件不變,而入口液體量增加,則此塔 的液相傳質(zhì)單元數(shù)NL將 ,而系統(tǒng)的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG 將 ,氣體出口濃 度ya將 。 16. 用逆流操作的吸收塔處理低濃度易溶溶質(zhì)的氣體混合物, 如其他操作條件不變, 而入口氣體的濃度yb增加,則此塔的液相總傳質(zhì)

37、單元數(shù)NOL將 ,出口氣體組成ya將 ,出口液相組成xb將 ,(提示:塔內(nèi)平均推動(dòng)力可按算術(shù)平均計(jì)算) 17. 提高吸收劑用量對吸收是有利的。當(dāng)系統(tǒng)為氣膜控制時(shí),Kya值有何變化?_; 系統(tǒng)為液膜控制時(shí),Kya值有何變化? 。設(shè)計(jì)中采用液氣比(L/G)=(L/G)min時(shí),ym= ,塔高H= 。18. 概括地說,傳質(zhì)單元高度是下列三個(gè)方面的函數(shù),即 、 、 。吸收過程的傳質(zhì)速率式:_。19. 在低濃度溶質(zhì)系統(tǒng)逆流吸收操作中,其平衡線與操作線如下圖, 若氣液摩爾流量 和入口組成(摩爾分率)不變,但操作壓力降低。(1) 請?jiān)趛-x圖上示意畫出操作線和平衡線 的變動(dòng)情況;(2)此時(shí)氣相出口組成ya將

38、 而液相出口組成xb將 。 20. (1)如圖: 請?jiān)赮-X圖上繪出兩塔操作線。 (2)雙膜理論的要點(diǎn)是:(i)_ ;(ii)_ _ (iii) 。21. (1)在填料塔中用清水吸收混合氣中NH3,當(dāng)水泵發(fā)生故障,上水量減少時(shí),氣相總 傳質(zhì)單元數(shù)NOG_ (A)增加; (B)減少; (C)不變。 (2)根據(jù)雙膜理論,當(dāng)被吸收組分在液體中溶解度很小時(shí),以液相濃度表示的總傳質(zhì)系 數(shù)_ (A) 大于液相傳質(zhì)分系數(shù); (B) 近似等于液相傳質(zhì)分系數(shù); (C) 小于氣相傳質(zhì)分系數(shù); (D) 近似等于氣相傳質(zhì)分系數(shù)。 (3)氣體吸收計(jì)算中表示設(shè)備(填料)效能高低的一個(gè)量是 , 而表示傳質(zhì)任務(wù) 難易程度的一

39、個(gè)量是 。 22. 選擇題:(在正確答案下劃一橫道) (1)雙組分理想氣體混合物中,組分A的擴(kuò)散系數(shù)是(A 系統(tǒng)的物質(zhì)屬性,B 組分A 的物 質(zhì)屬性, C只取決于系統(tǒng)的狀態(tài)) 當(dāng)系統(tǒng)總濃度增加時(shí),此擴(kuò)散系數(shù)將(A 增加 , B 減少, C 不變, D 不定)。當(dāng)系統(tǒng)中 組分B的分子量增加時(shí),此擴(kuò)散系數(shù)將(A 增加, B 減少, C 不變, D 不定) (2)對含低濃度溶質(zhì)的氣體與溶液的平衡系統(tǒng), 溶質(zhì)在氣相中的摩爾濃度與其在液相 中摩爾濃度的差值是(A 正值, B 負(fù)值, C等于零, D 不定) 23. 請將你認(rèn)為最確切的答案填在( )內(nèi):(1) 用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械娜苜|(zhì)。在操作范圍內(nèi),平衡

40、關(guān)系滿足享利定律,逆流操作。 當(dāng)入塔氣體濃度y1上升, 而其它入塔條件不變, 則氣體出塔濃度y2和吸收率的變化為 :( )(A) y2上升,下降; (B)y2降,上升; (C)y2升,不變; (D)y2升, 變 化不確定。(2) 某吸收過程,已知其氣相傳質(zhì)分系數(shù)Ky=4×10-4Kmol/m2·s,液相傳質(zhì)分系數(shù)Kx=8 ×10-4Kmol/m2·s,由此可知該過程為:( ) (A)液膜控制; (B)氣膜控制; (C)判斷 依據(jù)不足; (D)氣膜阻力和液膜阻力相差不大。 24. 選擇題:(在正確答案下劃一橫道) 在填料塔中,低濃度難溶氣體逆流吸收時(shí),若其

41、他操作條件不變,但入口氣量增加,則: 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG 將(A 增加, B 減少, C 不變) 出口氣體組成ya將(A 增加, B 減少, C 不變) 出口液體組成xb將(A 增加, B 減少, C 不變) 25. 選擇題:(在正確答案下方劃一劃橫線) 低濃度的氣膜控制系統(tǒng),在逆流吸收操作中,若其他操作條件不變,而入口液體組成xa增高時(shí),則氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG 將(A 增加, B減少, C 不變, D 不定) 氣相總傳質(zhì)單元高度HOG 將(A 增加, B 減少, C 不變, D 不定) 氣相出口組成ya將(A 增加, B 減少, C 不變, D 不定) 液相出口組成xb將(A 增加,

42、B 減少, C 不變, D 不定) 26. 選擇題:(在正確答案下方劃一橫道) (1)雙組分氣體(A,B)在進(jìn)行定常分子擴(kuò)散,JA及NA分別表示在傳質(zhì)方向上某截面處溶 質(zhì)A的分子擴(kuò)散速率與傳質(zhì)速率,當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)為單向擴(kuò)散時(shí): JA(A 大于,B 等于,C 小于)JB NA(A 大于,B 等于,C 小于)NB (2)氣膜控制系統(tǒng)的逆流解吸塔操作中,如氣量與液量同比例減少,則氣體出口組成ya(A 增加,B 減少, C 不變),而液體出口組成xb(A 增加,B 減少, C不變) 27. 選擇題:(在正確答案下方劃一橫道) (1)正常操作下的逆流吸收塔, 若因某種原因使液體量減少以致液氣比小于原定的最

43、小液氣比時(shí),下列哪些情況將發(fā)生? A 出塔液體濃度xb增加,回收率增加; B 出塔氣體濃度增加,但xb不變; C 出塔氣體濃度與出塔液體濃度均增加; D 在塔下部將發(fā)生解吸現(xiàn)象。 28. 選擇題:(在正確答案下劃一橫道) (1)實(shí)驗(yàn)室用水吸收空氣中的CO2,基本上屬于(A 氣膜控制, B 液膜控制, C 兩相擴(kuò) 散控制)。其氣膜中的濃度梯度(A大于,B等于, C小于)液膜中的濃度梯度( 均換算為對應(yīng) 的液相組成表示)。氣膜阻力(A大于,B小于,C等于)液膜阻力。 (2)吸收塔操作時(shí),若脫吸因數(shù)mG/L增加,而氣液進(jìn)口組成不變,則溶質(zhì)回收率將(A 增 加,B減少,C不變,D不定),而出塔液體濃度將(A增加,B減少,C不變,D不定) 29. 最大吸收率max與 無關(guān)。 (A)液氣比 (B)液體入塔濃度x2 (C) 相平衡常數(shù)m (D) 吸收塔型式 單向擴(kuò)散中的漂流因子 。 (A) >1 (B) <1 (C) =1 (D) 不一定 已知SO2水溶液在三種溫度t1,t2,t3下的亨利系數(shù)分別為E1=0.0035atm, E2=0.011atm, E3=0.00652atm,則 (A) t1<t2 (B) t3>t2