吸收自測題答案解析

1、* *第二章吸收一.填空題1、壓力 溫度 將有利于吸收的進行。增加，下降2、對于接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，在吸收操作中溫度不變，壓力增加，可使相平衡常數(shù) 傳質(zhì)推動力 減小，增大3、生產(chǎn)上常見的解吸方法有 升溫，減壓，吹氣4、吸收操作的原理是 混合氣體中各組分在溶劑中溶解度的差異5、增加吸收劑用量，操作線的斜率 吸收推動力 增大，增大6、所謂氣膜控制，即吸收總阻力集中在 1側(cè)，而 二側(cè)阻力可忽略；如果說吸 收質(zhì)氣體是屬于難溶氣體，則此吸收過程是 控制。氣膜，液膜，液膜7、某逆流填料吸收塔，用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械囊兹芙M分，已知入塔yb=8%（摩爾比），平衡關(guān)系 y=2x 。 現(xiàn)設(shè)填料層無

2、窮高，若液氣比（摩爾數(shù)之比）為2.5時，吸收率=% （2）若液氣比為 1.5 時，吸收率=% 100% 75%8、在設(shè)計吸收塔時，增加吸收劑用量，將使操作線的斜率 和吸收過程的推動力 （Aym）。變大，變大9、 已知SO2水溶液在三種溫度 t1、t 2、t 3下的亨利系數(shù)分別為E1=0.00625atm 、E2=0.0011atm 、E3=0.0035atm ，則三者溫度的關(guān)系為 t1>t3 >t210、實驗室用水吸收空氣中的CO2，基本屬于 控制，氣膜阻力 液膜阻力。液膜控制、小于11、濃度高，漂流因子（），主體流動的影響大。低濃度時，漂流因子近似等于1,主體流動的影響小。大，大

3、12、（）和（）有利于吸收操作過程；而（）和（）則有利于解吸操作過程。加壓,降溫，減壓，升溫13、操作點 P離平衡線越近，則總推動力就（越小）,對傳質(zhì)越（不禾【J）14、操作線斜率越小，越靠近平衡線，傳質(zhì)推動力（越小）、單項選擇題（每空2分，共30分）1對常壓操作的低濃度吸收系統(tǒng),當系統(tǒng)總壓在較小范圍內(nèi)增加時,亨利系數(shù)E將(C ),相平衡常數(shù)將（B ），亨利系數(shù) H將（C ）。A.增加B.降低C.不變D.不確定2在逆流吸收塔中，吸收過程為氣膜控制,若進塔液體組成X2增大,其他條件不變，則氣相總傳質(zhì)單元高度將（C ）。A.增加B.降低C.不變D.不確定3、在氣體混合物與某液體系統(tǒng)的y-x圖中，操

4、作線在平衡線下方,說明該過程為（B）A.吸收B.解吸C.平衡D.不能估計4、下列說法錯誤的是（ A.C ）A.溶解度系數(shù)H值很大，為難溶氣體B.亨利系數(shù)E值很大，為難溶氣體C.亨利系數(shù)E值很大，為易溶氣體D.平衡常數(shù) m值很大，為難溶氣體 5、低濃度逆流吸收操作中， 若其它操作條件不變， 僅增加入塔氣量，則氣相總傳質(zhì)單元高 度 將（A ）;氣相總傳質(zhì)單元數(shù)將（ B ）A.增加B.減少C.不變D.不確定6、逆流操作的填料吸收塔，當吸收因數(shù) A <1且填料為無窮高時，氣液兩相將在（B）達到平衡。A .塔頂B.塔底、C.塔中部7 .通常所討論的吸收操作中，當吸收劑用量趨于最小用量時（D ）A.

5、回收率趨向最高 C.操作最為經(jīng)濟 B.吸收推動力趨向最大 D.填料層高度趨向無窮大8 .吸收塔設(shè)計中，最大吸收率y max與（D ）無關(guān)A.液氣比 B.液體入塔濃度C.相平衡常數(shù)D.吸收塔型式9 .在吸收操作中，以液相濃度差表示的吸收塔某一截面上的總推動力為 A_oA. xe - x ; B. x - xe ; C. xi -x ; D. x - xi10 .操作中的吸收塔，當其它操作條件不變，僅降低吸收劑入塔濃度， 則吸收率將（A ）;又當用清水作吸收劑時，當其它操作條件不變，僅降低入塔氣體濃度則吸收率將（C ）A、增大;B、降低;C、不變;D、不確定E將（A ）,平衡常數(shù)11、對常壓操作的

6、低濃度吸收系統(tǒng)，當系統(tǒng)溫度升高時，亨利系數(shù)m將（A ）,溶解度系數(shù)H將（B ）。A.增加B.降低C.不變D.不確定 12、據(jù)雙膜模型的基本假設(shè)，固定相界面兩側(cè)的擴散阻力集中在兩層虛擬的靜止膜層之內(nèi),但對于易溶氣體的吸收，則為 （A ）。A.氣膜阻力遠大于液膜阻力，屬于氣膜控制過程B.氣膜阻力遠大于液膜阻力，屬于液膜控制過程C.氣膜阻力遠小于液膜阻力，屬于氣膜控制過程D.氣膜阻力遠小于液膜阻力，屬于液膜控制過程13、關(guān)于雙膜模型的描述，錯誤的是 （D ）。A.氣液兩相接觸時，有穩(wěn)定相界面，且界面處氣液兩相達平衡B.相界面兩側(cè)各有一停滯膜，膜內(nèi)傳質(zhì)方式為分子擴散C.傳質(zhì)阻力全部集中在停滯膜內(nèi)，膜外

7、傳質(zhì)阻力為零D.相界面處有阻力存在，計算中不可忽略14、對于溶質(zhì)濃度較大的稀溶液（仍為低濃度吸收），單方向擴散速率和等分子反向擴散速率的大小關(guān)系是（A ）。A.單方向擴散速率大于或等于等分子反向擴散速率B.單方向擴散速率小于等分子反向擴散速率C.單方向擴散速率等于二分之一等分子反向擴散速率D.單方向擴散速率等于三分之一等分子反向擴散速率三.簡答題1 .簡述吸收劑的選取標準。答：對溶質(zhì)組分有較大的溶解度；溶質(zhì)組分有良好的選擇性； 不易揮發(fā)；黏度低；無毒、無 腐蝕性、不易燃燒、不發(fā)泡、價廉易得，并具有化學穩(wěn)定性等要求。2 .實際操作時的液氣比可否小于或等于最小液氣比？此時吸收塔是否能操作？將會發(fā)生

8、什么現(xiàn)象？可以，能，但達不到指定的吸收要求四、計算題1、在總壓101.3kPa ,溫度30 c的條件下，SO2摩爾分率為 0.3的混合氣體與 SO2摩 爾分率 為0.01的水溶液相接觸，試問： （1）從液相分析 SO2的傳質(zhì)方向； （2）從 氣相分析，其它條件不變，溫度降到 0 c時SO2的傳質(zhì)方向； （3）其它條件不變，從氣相分析，總壓提高到 202.6kPa時SO2的傳質(zhì)方向，并計算以液相摩爾分率差及氣相摩爾 率差表示的傳質(zhì)推動力。（15分） 已知總壓101.3kPa ,溫度30 c條件下 SO2在水中的亨利系數(shù) E=4850kPa ;總壓101.3kPa ,溫度0c的條件下，SO2在水中

9、的亨利系數(shù)E=1670kPa* *解：(1) m= E /P = 4850/101.3=47.88從液相分析xe = y /m =0.3/ 47.88= 0.00627 < 0.01故SO2必然從液相轉(zhuǎn)移到氣相，進行解吸過程。(3分)(2) m = E / P =1670/ 101.3 = 16.49從氣相分析 ye=mx=16.49X0.01=0.16< y=0.3 故SO2必然從氣相轉(zhuǎn)移到液相，進行吸收過程。(3分)(3)在總壓 202.6kPa ,溫度 30 c條件下，SO2在水中的亨利系數(shù)E=4850kPa m= E/ p = 4850/202.6 = 23.94從氣相分析

10、ye=mx=23.94X0.01=0.24 < y=0.3故SO2必然從氣相轉(zhuǎn)移到液相，進行吸收過程。（3分)xe = y / m = 0 .3/23.94= 0.0125（3分）以液相摩爾分數(shù)表示的吸收推動力為Ax=xe x=0.0125 -0.01=0.0025以氣相摩爾分數(shù)表示的吸收推動力為Ay= y ye=0.3-0.24=0.06 （3 分）2.在某常壓填料吸收塔中，用清水吸收廢氣中的氨氣。廢氣中氨的濃度為0.08(摩爾分數(shù)),要求回收率不低于 98%。操作液氣比L = 2 ，操作條件下的平衡關(guān)系為y=1.48x ,氣相體積總傳質(zhì)系數(shù) Kya=125kmol/(m3.h) 。試

11、求:(1)吸收液濃度；(2)吸收操作線方程；(3)若G =100kmol/m 2?h,求填料層高度。解(1) y a = y b (1 - 刀)=0.08 * (1 - 0.98) = 0.0016G (y b - y a) = L ( xb - x a )1(0.08 - 0.0016) = 2( xb - 0)xb = 0.0392(3) y=L/Gx+(ya L/Gxa尸 2 x + 0.0016(4) H OG = G/ K y a=100/125= 0.8mS= mG / L=1.48/2 = 0.74(1-5)，/。-。.7力4 + 0.74 1-054 L 00)16= 10X)

12、8ho =10.08*0.8=8.06m4.在總壓為100kPa、溫度為30 c時，用清水吸收混合氣體中的氨，氣相傳質(zhì)系數(shù) k G=3.84 X10-6 kmol/（m2 s kPa ）,液相傳質(zhì)系數(shù)k L =1.83 X10-4 m/s ,假設(shè)此操作條件下的平衡關(guān)系服從亨利定律，測得液相溶質(zhì)摩爾分率為0.05 ,其氣相平衡分壓為 6.7kPa。求當塔內(nèi)某截面上氣、液組成分別為 y=0.05 , x=0.01 時（1）以p A - p A e 、 cAe-c A表示的傳質(zhì)總推動力及相應(yīng)的傳質(zhì)速率、總傳質(zhì)系數(shù)；（2）分析該過程的控制因素。解： （1）根據(jù)亨利定律 E = p Ae / x = 6

13、 .7/0.05 = 134kPa相平衡常數(shù) m = E /p =134/100 = 1.34溶解度常數(shù) H = pS / EM s = 1000/ （134 X 18） = 0.4146 p A - p A e =100 X0.05-134 X0.01=3.66kPa1 心碼% I_0.4146x1.83x1073.86幻IT“ 一=13180+240617=253797K G = 3.94 X 10 -6 kmol/ (m2 s kPa)N A = K G ( pA - pA e ) =3.94 X10-6 X3.66=1.44 X10-5 kmol/ ( m 2 s)cA = 0.01

14、/ (0.99x 18 / 1000)= 0.56 kmol/m 3cAe - cA =0.4146X100 X0.05 - 0.56=1.513 kmol/m3KL = K G / H =3.94 X 10 -6 / 0.4146 =9.5 X 10 -6 m/sN A = K L (cAe - cA ) =9.5 X10-6 X1.513=1.438 X10-5 kmol/ (m2s)(2)與p A - p A e 表示的傳質(zhì)總推動力相應(yīng)的傳質(zhì)阻力為253797 (m2 s kPa)/ kmol ;其中氣相阻力為 1 / kG = 240617 m2 s kPa/ kmol ;液相阻力 1

15、 / Hk L = 13180 m2 s kPa/ kmol ;氣相阻力占總阻力的百分數(shù)為240617/ 253797 X 100% = 94.8%。故該傳質(zhì)過程為氣膜控制過程。5.在一塔徑為0.8m的填料塔內(nèi)，用清水逆流吸收空氣中的氨，要求氨的吸收率為99.5%。已知空氣和氨的混合氣質(zhì)量流量為1400kg/h ,氣體總壓為 101.3kPa ,其中氨的分壓為1.333 kPa 。若實際吸收劑用量為最小用量的1.4倍，操作溫度(293K)下的氣液相平衡關(guān)系為Y=0.75X ,氣相總體積吸收系數(shù)為0.088kmol/m3 s,試求(1 )每小時用水量；(2)用平均推動力法求出所需填料層高度。Y1

16、 =y1 /(1 - y1) = 0.0134解(1)y1 =1.333 /101.3 = 0.0132Y2 = Y1 (1 - r ) = 0.0134(1 - 0.995) = 0.0000669X2 = 0因混合氣中氨含量很少，故 M = 29kg/kmolV = 1400 / 29 * (1 - 0.0132) = 47.7 kmol/hQ = 0.785 X 0.8 2 = 0.5 m2得 Lmin = V(Y1 -Y2)/(X1 *-X2)=47.7(0.0134- 0.0000669)/35.6kmol/h實際吸收劑用量L=1.4Lmin=1.4X35.4=49.8kmol/h(

17、2) X1 = X2+V (Y1 Y2) /L = 0+ 47.7(0.0134-0.0000669)/49.8 = 0.0128(0.0134/0.75-0)=Y1* = 0.75 X 0.0128 = 0.00953Y2* = 0? Y1=Y1-Y1* = 0.0134 - 0.00953 = 0.00387? Y2 = Y2 - Y2* = 0.0000669 -0 = 0.0000669Ym = ( ? Y1 - ? Y2)/ln( ? Y1/ ? Y2)=(0.00387- 0.0000669)/ ln(0.00387/0.0000669 )=0.000936N OG =(Y1 -

18、Y2)/? Ym=14.24H OG = V/(K Y a Q)=(47.7/3600)/(0.088*0.5)=0.3Z = N OG * H OG =14.24X0.30=4.27m6.在一填料塔中用清水吸收氨空氣中的低濃氨氣，若清水量適量加大，其余操作條件不變，則y 2、 x1如何變化？（已知體積傳質(zhì)系數(shù)隨氣量變化關(guān)系為k Y a工G0.8）解：用水吸收混合氣中的氨為氣膜控制過程，故 K Y a =k Y a 8 G0.8因氣體流量 G不變，所以 k Y a近似不變。由于 K Y a=k Y a G0.8k Y a不變 所以HOG 不變。因塔高不變，故根據(jù) H= N OG * H OG

19、可知 N OG 不變。當清水量加大時，因 1/A = m/(L/G)，故1/A 降低，由圖可以看出(y1-mx2)/(y2-mx2) 會增大，故y 2將下降。根據(jù)物料衡算L( x1 - x 2 ) = G ( y1 - y 2 )可近似推出x1將下降。4.在一填料吸收塔內(nèi)，用含溶質(zhì)為0.0099(摩爾比)的吸收劑逆流吸收混合氣中溶質(zhì)的85%,進塔氣體中溶質(zhì)濃度為0.091 (摩爾比)，操作液氣比為0.9,已知操作條件下系統(tǒng)的平衡關(guān)系為ye= 0.86 x，假設(shè)體積傳質(zhì)系數(shù)與流動方式無關(guān)。試求(1)逆流操作改為并流操作后所得吸收液的濃度；(2)逆流操作與并流操作平均吸收推動力的比。解： 逆流吸收

20、時，已知 y1 = 0.091, x 2 = 0.0099所以 y 2 = y1 (1 - r ) = 0.091(1 - 0.85) = 0.01365x1 = x2+V (y1 y2 ) /L=0.0099+(0.091 - 0.01365)/ 0.9 = 0.09584Y 1* = 0.86*X1 = 0.86X 0.09584 = 0.0824Y2* = 0.86*X 2 = 0.86X 0.0099 = 0.008514? Y1 = Y1 - Y1* = 0.091 - 0.0824 = 0.0086? Y2 = Y2 - Y2* = 0.01365 - 0.008514 = 0.005136? Ym = ( ? Y1 - ? Y2)/ln (Y1/Y2)= (0.0086 - 0.005136)/ ln(0.0086/0.00513