第四部分氣體吸收 物理課后練習題

第四部分氣體吸收

一、填空題

1.物理吸收操作屬于傳質(zhì)過程。理吸收操作是一組分通過另一停滯組分的單包

擴散。

2.操作中的吸收塔，若使用液氣比小于設計時的最小液氣比，則其操作結(jié)果是

達不到要求的吸收分離效果。

3.若吸收劑入塔濃度X2降低，其它操作條件不變，吸收結(jié)果將使吸收率增大。

4.若吸收劑入塔濃度X2降低，其它操作條件不變，則出口氣體濃度降低。

5.含SCh為10%（體積）的氣體混合物與濃度c為0.02kmol/n?的SO2水溶液在

一個大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關系為p*=1.62c（大氣壓），則

SO2將從氣相向液相轉(zhuǎn)移。

6.含SO2為10%（體積）的氣體混合物與濃度c為0.02kmol/n?的SO?水溶液在

一個大氣壓下相接觸。操作條件下兩相的平衡關系為p*=1.62c（大氣壓），以氣相

組成表示的傳質(zhì)總推動力為0.0676atm大氣壓。

7.總傳質(zhì)系數(shù)與分傳質(zhì)系數(shù)之間的關系為l/KL=l/kL+H/kG,其中1/kL為液膜阻

力。

8.總傳質(zhì)系數(shù)與分傳質(zhì)系數(shù)之間的關系為l/KL=l/ki>H/kG,當氣膜阻力H/kG

項可忽略時，表示該吸收過程為液膜控制。

9.亨利定律的表達式之一為p*=Ex,若某氣體在水中的亨利系數(shù)E值很大，說

明該氣體為難溶氣體。

10.亨利定律的表達式之一為p*=Ex,若某氣體在水中的亨利系數(shù)E值很小，說

明該氣體為易溶氣體。

4

11.低濃度氣體吸收中，已知平衡關系y*=2x,k：<a=0.2kmol/m\s,kya=2x10

kmol/m3.s,則此體系屬氣膜控制。

12.壓力增高，溫度降低，將有利于吸收的進行。

13.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yi下降，L、

V、P、T等不變，則回收率減小。

14.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L增加，其

余操作條件不變，則出塔液體濃度降低。

15.吸收因數(shù)A在Y-X圖上的幾何意義是操作線斜率與平衡線斜率之

Lt。

16.脫吸因數(shù)S可表示為mV/L,吸收因數(shù)A可表示為L/mV。

17.脫吸因數(shù)S在Y-X圖上的幾何意義是一平衡線斜率與操作線斜率之比。

18.在逆流解吸塔操作時，若氣液入口組成及溫度、壓力均不變，而氣量與液量

同比例減少，對液膜控制系統(tǒng)，氣體出口組成將增加O

19.在逆流解吸塔操作時，若氣液入口組成及溫度、壓力均不變，而氣量與液量

同比例減少，對液膜控制系統(tǒng)，液體出口組成將減少。

20.吸收過程物料衡算時的基本假定是：(1)氣相中惰性氣體不溶于液相;

(2)吸收劑不揮發(fā)o

21.在氣體流量、氣體進出口壓力和組成不變時，若減少吸收劑用量，則傳質(zhì)推

動力將減小C

22.在氣體流量、氣體進出口壓力和組成不變時，若減少吸收劑用量，則操作線

將靠近平衡線。

23.在氣體流量、氣體進出口壓力和組成不變時，若減少吸收劑用量，則設備費

用將增加o

24.對一定操作條件下的填料塔，如將填料層增高一些，則塔的HOG將不變。

25.對一定操作條件下的填料塔，如將填料層增高一些，則塔的NOG將增加。

26.如果一個低濃度氣體吸收塔的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG=1,則此塔的進出口濃

度差(Y.Y2)將等于塔內(nèi)按氣相組成表示的平均推動力O

27.氣體吸收計算中，表示設備(填料?)效能高低的一個量是傳質(zhì)單元高度，

而表示傳質(zhì)任務難易程度的一個量是傳質(zhì)單元數(shù)。

28.單向擴散中飄流因A>lo漂流因數(shù)可表示為先猛，它反映由于總體

流動使傳質(zhì)速率比單純分子擴散增加的比率。

29.一般來說，兩組份的等分子反相擴散體現(xiàn)在精馀單元操作中，而A組份通過

B組份的單相擴散體現(xiàn)在吸收操作中。

3().板式塔的類型有泡罩塔、浮閥塔、篩板塔(說出三種)；板式塔從總

體上看汽液兩相呈接觸，在板上汽液兩相呈」接觸。

30.分子擴散中菲克定律的表達式為（華，氣相中的分子擴

az

散系數(shù)D隨溫度升高而—增大—（增大、減?。S壓力增加而—減小—（增大、

減小）。

31.易溶氣體溶液上方的分壓小，難溶氣體溶液上方的分壓

±,只要組份在氣相中的分壓大于液相中該組分的平衡分

壓，吸收就會繼續(xù)進行。

32.根據(jù)雙膜理論，兩相間的傳質(zhì)阻力.主要集中在相界面兩側(cè)的液膜和氣膜處,

增加氣液兩相主體的湍動程度，傳質(zhì)速率將增大。

33.吸收的逆過程稱為________解吸______________________o

34.對于低濃度氣體吸收，其氣、液相平衡關系服亨利定律。

35根據(jù)氣體混合物中各組分在液體溶劑中溶解度的不同，從而使氣體混合物得以

分離的操作稱為吸收°

36、當物系一定時，亨利系數(shù)E隨系統(tǒng)的溫度而變化，通常溫度升高,E值*

37、吸收塔的操作線斜率為液氣比Ls/VB,斜率越大，操作線

平衡線，則各截面上吸收推動力增大O

38.在低濃度的難容氣體的逆流吸收塔中，若其他條件不變而入塔液體量增加，則

此塔的液相傳質(zhì)單元數(shù)NOL.將減小,而氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG.恪不變，

氣體出口濃度Va將降低°

39.在逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)組分，其液氣比L/G為2.7,平

衡關系為Y=1.5X,若溶質(zhì)的吸收率為90%,則操作液氣比與最小液氣比之比值

為2。

40.含低濃度的難容氣體的混合氣體，在逆流填料吸收塔內(nèi)進行吸收操作，傳質(zhì)阻

力主耍存在丁液相中:若增大液相湍動程度，則氣相總體積吸收系數(shù)Kya

值將增大;若增加吸收劑的用量，其他操作條件不變，則氣體出塔濃度丫2將減

小;溶質(zhì)A的吸收率將增大；若系統(tǒng)的總壓強升高，則亨利系數(shù)

將不變，相平衡常數(shù)將減小。

41.若某氣體在水中的恒里面系數(shù)E值很大，說明該氣體為。難溶氣體,

該吸收過程為液膜控制過程。

7.低濃度的氣膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它條件不變，但入口液體

組成增高時，則氣相出口組成將（A）。

A增加B減少C不變D不定

8.低濃度的氣膜控制系統(tǒng)，在逆流吸收操作中，若其它條件不變，但入口液體

組成增高時，則液相出口組成將（A）。

A增加B減少C不變D不定

9.正常操作下的逆流吸收塔，若因某種原因使液體量減少以至液氣比小于原定

的最小液氣比時，下列哪些情況將發(fā)生？（C）

（A）出塔液體濃度增加，回收率增加

（B）出塔氣體濃度增加，但出塔液體濃度不變

（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

10.最大吸收率與（D）無關。

A液氣比B液體入塔濃度C相平衡常數(shù)D吸收塔型式

11.逆流填料吸收塔，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D塔外部

42

12.某吸收過程，已知ky=4x1（）/kmol/nRs,kA=8x1（）kmol/m.s,由此可知該

過程為（A）。

A液膜控制B氣膜控制C判斷依據(jù)不足D液膜阻力和氣膜阻力相

差不大

12.在吸收操作中，若CM>Ci-C,則該過程為A。

A.液膜控制B.氣模控制C.雙膜控制D.不能確定

13.在吸收操作中，口液相組成差表示的吸收塔某一截面上的總推動力為

Ao

A.X*-XB.X-X*C.Xi-XD.X-Xi

14.、某吸收過程中溶質(zhì)與吸收劑之間有明顯的化學反應，稱之為（C）o

A：物理吸收B：單組分吸收C：化學吸收D：非等溫吸收2、

15.為使脫吸操作易于進行，通?？刹捎茫ˋ)

A：升溫，減壓B：升溫，加壓C：降溫，減壓D：降溫，加壓

16、在下列吸收操作中，屬于氣膜控制的是（C）

A：用水吸收CO2B：用水吸收HzC：用水吸收氨氣D：用水吸收02

17、吸收是分離（B）的單元操作。

A：液體混合物B：氣體混合物C：懸浮液D：含塵氣體

18、吸收的逆過程稱為（B)

A：蒸儲B：解吸C：萃取D：過濾

19、氣體在同一種溶質(zhì)中的溶解度隨溫度的升高而（)

A：增大B：減小C：不變D：兀關

20、吸收操作過程氣、液相平衡關系符合（C)

A：拉烏爾定律B：費克定律C：亨利定律D：傅立葉定律

21、下述說法中正確的是（)

A：用水吸收氨屬于難溶氣體的吸收，為液膜阻力控制

B：常壓下用水吸收二黛化碳屬難溶氣體的吸收，為氣膜阻力控制

C：用水吸收氧屬于難溶吸收，為氣膜阻力控制

D：用水吸收二氧化硫為具有中等溶解度的氣體吸收，氣膜阻力和液膜阻力都不可

忽略

22、用清水吸收空氣與A的混合氣中的溶質(zhì)A,物系的相平衡常數(shù)m=2,入塔氣

體濃度y尸0.06,要求出塔氣體濃度y2=0.008,則最小液氣比為（A）.

A：1.733B：2.733C：1D：無法確定

23、在吸收傳質(zhì)過程中，它的方向和限度取決于吸收質(zhì)在氣液兩相的平衡關系，

若要進行吸收操作，則應控制（A）

A：PA>PA*B：PA=PA*C：PA<PA*D：PA<pA*

24、吸收速率方程中，吸收系數(shù)為KY時，其對應的傳質(zhì)推動力為（A）

A：Y-Y*B：y-y*C：p-p*D：C-C*

25、常壓下用水逆流吸收空氣中的CO2,若增加水的用量，則出口氣體中CO2的

濃度將（B）

A：增大B：減小C：不變D：不能確定

26、吸收過程相際傳質(zhì)的極限是（D)

A：相互接觸的兩相之間濃度相等。

B：相互接觸的兩相之間壓強相等。

C：相互接觸的兩相之叵溫度相等。

D：相互接觸的兩相之間達到相平衡的狀態(tài)。

27、難溶氣體的傳質(zhì)阻刀主要集中在（B）。

A：氣膜一側(cè)B：液膜一側(cè)C：相界面上D：液相主體中

28、在吸收操作中，吸收的推動力是（B）

A：溫度差B：濃度差C：氣液相平衡關系D：壓力差

29、某低濃度逆流吸收塔在正常操作一段時間后，發(fā)現(xiàn)氣體出口含量y2增大，原

因可能是CO

A.氣體進口含量yl下降B.吸收劑溫度降低

C.入塔的吸收劑量減少D.前述二個原因都有/

30、根據(jù)雙模理論，在氣液接觸的和界面處一D。

A.氣相組成大于液相組成B.氣相組成小于液相組成

C.氣相組成等于液相組成D.氣相組成與液柱組成大小不定

31、根據(jù)雙膜理論，當被吸收組分在液相中溶解度很小時，以液相濃度表示的總

傳質(zhì)系數(shù)B°

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)

32、單向擴散中飄流因子A。

A>1B<1C=1D不一定

33、已知SCh水溶液在三種溫度ti、t2、t3下的亨利系數(shù)分別為Ei=0.0035atm、

E2=0.011atm、E3=O.OO625atm,則A。

AIl<l2BI3>l2CU>l2D13Vli

34、逆流操作的吸收塔，當吸收因素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D不確定

35、對?一定操作條件下的填料吸收塔,如將填料層增高一些，則塔的HOG將C,

NOG將A°

A增大B減小C不變D不能判斷

36、吸收塔的設計中，若填料性質(zhì)及處理量（氣體）一定，液氣比增加，則傳質(zhì)推

動力A,傳質(zhì)單元數(shù)B,傳質(zhì)單元高度C,所需填料層高度

Bo

A增大B減小C不變D不能判斷

37、料塔中用清水吸收混合氣中NH3,當水泵發(fā)生故障上水量減少時，氣相總傳

質(zhì)單元數(shù)NOGA

A增加B減少C不變D不確定

三、判斷題

1、吸收操作線方程的斜率是L/V。（N）

2、脫吸因數(shù)S的表達式為L/mV。（x）

3、用水吸收H?屬于液膜吸收"（7）

4、吸收過程中，當吸收操作線與平衡線相切或相交時，吸收劑用量最少，吸收推

動力最大。（x）

5、高溫有利于吸收操作。（x）

6、高壓有利于解吸操作。（x）

7、亨利定律中亨利系數(shù)E與m間的關系是石=贄。（4）

8、費克定律描述的是分子擴散速率基本規(guī)律。（4）

9、等分子反扣擴散適合于描述吸收過程中的傳質(zhì)速率關系。（x）

10、當填料層高度等級G傳質(zhì)單元高度HOG時，則該段填料層的傳質(zhì)單元數(shù)NOG

=lo（Y）

11、在液相中，若溫度提高1倍，粘度不變，則擴散系數(shù)D增大1倍。（7）

12、當氣體處理量及初、終濃度已被確定，若減少吸收劑用量，操作線斜率不變。

（x）

13、漂流因數(shù)反映分子擴散對傳質(zhì)速率的影響。（x）

14、對流擴散就是渦流擴散。（x）

15、計算填料吸收塔時，其NOG的含意是傳質(zhì)單元高度。（x）

16、工業(yè)上的吸收是在吸收塔中進行的，逆流操作有利于吸收完全并可獲得較大的

傳質(zhì)推動力。（4）

17、吸收操作時，在Y-X圖上吸收操作線的位置總是位于平衡線的上方。（V）

18、對于逆流操作的填料吸收塔，當氣速一定時，增大吸收劑的用量，則出塔溶

液濃度降低，吸收推動刀增大。（4）

19、溶解度系數(shù)H值很大，為易溶氣體。（7）

四、簡答題

1、吸收傳質(zhì)中雙膜理論的基本論點有哪些？

答：雙膜理論的基本論點為：①吸收時，在氣、液相間有一一固定的界面，界面

兩側(cè)分別存在著氣膜和液膜，兩膜內(nèi)均呈滯流流動。吸收過程中溶質(zhì)以穩(wěn)定的分

子擴散的方式從氣相主體連續(xù)通過此兩層停滯膜而進入液相主體。②在相界面上

兩相互成平衡狀態(tài)，不存在吸收阻力。③吸收阻力集中在兩層膜內(nèi)，兩膜以外為

氣相主體和液相主體，處于充分湍動，各點濃度均一，不存在濃度差。

2、吸收速率方程有哪些表達方式？（以總吸收系數(shù)表示）

答：吸收速率方程的表達式有?：

NA=KY（Y-Y*）=Ky（y?y*）=Kx（X*-X）=KZ（%*-%）=KG（p-p*）

=Ki.（C*-C）

3、請寫出亨利定律的幾種表達形式，并說明它們的適用場合。

答：亨利定律的表達式為：p；=fx=￡、y=fwc

H

它們適用于低濃度氣體吸收，稀溶液的情況。

4、提高吸收速率應采取哪些措施？

答：（1）增大湍動程度（2）增大氣液接觸，從而增大傳質(zhì)系數(shù)（3）增大液氣比，

使傳質(zhì)推動力增大。

5、填料吸收塔由哪幾部分構(gòu)成？

答：填料吸收塔由塔體、填料?、液體噴淋裝置、液體再分布器、氣、液進出口裝

置構(gòu)成。

6、歹U出你所知道的填料種類。

答：拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、0網(wǎng)環(huán)、弧鞍形、矩鞍形、波紋填料、。環(huán)、鞍形

網(wǎng)等

7、什么叫液泛現(xiàn)象？

答：當氣速增大，使氣、液間的摩擦阻力增大至足以阻止液體下流，塔內(nèi)液體迅

速積累而達到泛濫，液體被氣流帶出塔頂，吸收操作完全被破壞，此現(xiàn)象即為液

泛現(xiàn)象。

8、請說明填料吸收塔中設置液體再分布器的作用。

答：填料吸收塔中每隔一定距離設置液再分布器是為了避免在填料層中液體發(fā)生

偏流現(xiàn)象而使液體分布不均勻，從而影響吸收效果的一種措施。

9、求取最小液氣比有何意義?適宜液氣比如何選擇?增大液氣比對操作線有何影

響？

答：溶質(zhì)氣體A得以吸收的最小溶劑用量、最小液氣比時，欲達到分離要求需填

料層高度（或理論塔板數(shù)）無窮大，所以在最小液氣比時，吸收操作只在理論上

才能進行。當液氣比比最小液氣比還小時，有一部分操作線會在平衡線之下，吸

收在理論上都行不通了，而為脫吸了。與解吸的分界線。

適宜液氣比常在最小液氣比的倍范圍內(nèi).

增大液氣比，操作線更遠離平衡線，越加有利于吸收。

10、物理吸收與化學吸收的主要區(qū)別在哪里？

答：物理吸收，主要是物理溶解過程，是可逆過程，熱效應較小，吸收效率也低。

化學吸收，是化學反應過程，混合氣中某組分與溶劑或溶液中其他物質(zhì)發(fā)生反應，

一般為不可逆過程，熱效應也大，吸收效率高。

11、吸收與解吸在什么情況下發(fā)生?從平衡線與操作線的位置加以說明。

答：當混合氣中溶質(zhì)A的分壓大于與溶液中溶質(zhì)A濃度成平衡的氣體分壓時（p>

P）,發(fā)生吸收過程，反之，當P<P時，發(fā)生解吸過程。顯示在相圖中，操

作線在平衡線上方，為吸收。操作線在平衡線下方，為解吸。

12、何謂氣膜控制吸收?如何提高吸收總系數(shù)？

答：當溶質(zhì)氣體A為易溶氣體時，m值較小，1/K=l/k+m/k,1/KR/k,

此時為氣膜控制吸收。因為K,所以關鍵是提高氣相傳質(zhì)分系數(shù)k。

增大湍動程度，提高氣液接觸面積，可提高k。

13、何謂液膜控制吸收?如何提高吸收總系數(shù)？

答：當氣體為難溶氣體時，m值較大，1/K=l/k+l/k,1/K-l/k,此時

為液膜控制吸收。因為K。k,所以關鍵是提高液相傳質(zhì)分系數(shù)k。降低液

膜厚度是提高k的有效方法。

14、試說明填料吸收塔由哪幾個主要部分組成？并指出氣、液的流向。

答：組成：由塔體、填料、液體噴淋裝置、填料的支承柵板和氣液進出口裝置

流向：混合氣由塔底進入與塔頂噴淋而下的吸收劑逆流接觸，后分別排出塔

外。

15、欲提高填料吸收塔的回收率，你認為應從哪些方面著手？

答：(1)、降低操作溫度或增大壓力，可使吸收速率提高，使回收率提高；

(2)、在保證不發(fā)生“液泛”在前提下，適當增大氣速；

(3)、適當增大吸收劑的用量(增大噴淋密度)，可使回收率提高(但會導致操作

費增大，溶液濃度X下降)；

(4)、噴淋液體應均勻，并保證填料被充分潤濕；

(5)、可適當增加填料層高度。

五、計算題

1某填料塔用水吸收混合氣中丙酮蒸汽?；旌蠚饬魉贋閂=16koi/(〃?〃/),操作

壓力P=101.3kPao已知容積傳質(zhì)系數(shù)k,a=64.6Z〃7〃/(/w〃3),

kLa=\6.6krnol/(h-,相平衡關系為"4=4.62(式中氣相分壓的單位是

kPa,平衡濃度單位是/)。求：容積總傳質(zhì)系數(shù)K4及傳質(zhì)單元高度”也；

解：由亨利定律

P=Ex=He=HCMxy=mx

462

m=HC/P=-----c..=0.0456c,”

mM101.3w屈

y

kxa=kLacM=16.6%hnol!h?m

in0.0456c____....

---=--------M-=2.75x1i0n3h-in3/kmol

k/16.6c%

1m

+一+2.75xlO-3=0.0182/??m3/kmol

KJak?ak?a'64.6

K、a=54.9公〃?！???m

V16

HOG=0.291(〃?)

Ka54.9

（1）液相阻力占總阻力的百分數(shù)為:

m/ka2.75x10-3

=0.151=15.1%

MKva~0.0182

2、低含量氣體逆流吸收，試證:

L

式中Ay=y-八為塔底的吸收推動力；勺2=%-當。為塔頂?shù)奈胀苿?/p>

力。

證明：由物料衡算得：

V、

+7（/）'_為）

XJ

低濃度吸收久=nix

mV

線=皿2+---(y-y)

L2

…小一篇

7九y-fnx--(y-y)

2/-2

產(chǎn)dy

J*八mV,mV、

(1一--)}J+(—為一〃巴)

LaL

八mVxmV

(1--—)yi+--y2-〃優(yōu)2

），2一點2

L(xi-x2)=V(yl-y2)

mVmV

—M--—/+mxz=

LL

得

3、某填料吸收塔用含溶質(zhì)/=0。002的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采

用液氣比L/V=3,氣體入口質(zhì)量分數(shù)x=0.01回收率可達〃=。.90。已知物系的

平衡關系為y=2x。

今因解吸不良使吸收劑入口摩爾分數(shù)升至吊=0.00035，試求:

（1）可溶組分的回收率/下降至多少？

（2）液相出塔摩爾分數(shù)X；升高至多少？

解：(1)y2=(1-7；)=0.01x(1-0.9)=0.001

7=7TV=t=0-667

xr1.r/I1x)']-mx,L1.

N°G=—rln[(l--)^----+-]

]_'Ay2-mx2A

A

1.八-0.01—0.0002x2八“F…

=--------ln[I(ZlI-0.667)----------------+0.667]=5.38

1-0.6670.001-0.0002x2

當々上升時，由于，不變，“OG不變

=也不變，即

uc。1,八/6'001一800035x2八=十

5.38=--------Inr/11-0.667)----------------+0.667

1-0.667y-0.00035x2

y；=0.0013

,=2^1=0.01-0.0013=087

y0.01

（3）物料衡算

V（M-＜）=3-吊）

V

4=彳（力—反）+石

二gX（0.01-0.0013）+0.00035=0.00325

4、有一填料吸收塔，在28c及101.3kPa,用清水吸收200m3/h氨-空氣混合氣

中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均為摩爾％）。填料塔直徑為0.8m,填料

層體積為3m3,平衡關系為Y=1.4X,已知Kya=38.5kmol/h。問（1）出塔氨水

濃度為出口最大濃度的8（）%時，該塔能否使用？（2）若在上述操作條件下，將

吸收劑用量增大10%,該塔能否使用？（注：在此條件下不會發(fā)生液泛）

姆-=0.05263

解：（1）

1-0.05

200273

惰性氣體流量V—____x____x(1—0.05)=7.696〃?！ā?/p>

-22.4301

0,05263=0,0376

X；4X,=0.80X；=0.0301

m1.4

9*=7.69x805263-。.oom=〃人

X}-X0.0301-0

\Y；=Y}-niX,=0.05263-1.4x0.0301=0.01046

AK；=y2=0.0004

=0.00308

M=3

〃V(Y,-Y.)7.69x(0.05263-O.(XXM)…

-K%QA%-38.5x0.785xO.82xO.OO3O8

3

該塔現(xiàn)有填料層高度Z==6m

0.785x0.8

因為z〉z所以該塔不適合。

（2）吸收劑用量增大10%時

廠=1.1x13.34=14.67?。〃力

,,,V(K-Y)7.69X(0.05263-0.00C4)…

I'=———絲2=---------------------=1l4zl.67癡〃萬

x；'_xX；-0

X；'=0.0274

△4'二匕—mX：=0.05263-1.4x0.0274=0.01424

^Y：=Y2=0.0004

M'="嘿給=。.87

In--------

0.0004

”V(K-7,)7.69x(0.05263-0.0004)c“

K打OA片'38.5x0.785x0.82x0.00387

因為z〃〈z所以該塔適合。

5、一填料塔用清水逆流吸收混合氣中的有害組分A。已知操作條件下氣相總傳

質(zhì)單元高度為1.5m,進塔混合氣組成為0.04（A的摩爾分率，下同），出塔尾氣

組成為0.0053,出塔水溶液濃度為0.0128,操作條件下平衡關系為Y=2.5X,試

求：（1）液氣比為最小液氣比的多少倍？（2）所需填料層高度？（3）若氣液流

量和初始組成不變，要求尾氣濃度降至（）.0033,求此時填料層高度為若干米？

解:（1）液氣比為最小液氣比的多少倍?

004=0.0417=00053=000533

x二1-0.04-1-0.0053

000128=0.01297

1-0.00128

L/昨上幺Jaw”.?：2.8Q4

xrx?0.01297-0

r,-y_y-y_-0.00533_

----------2--=----}-------2--------------------------------1o

X；-X2YJm0.041772.5

(UV)/=2.8()“=1286

則/2.18

(2)所需填料層高度？

Z=HOGXNOGS=mV/L=2.5/2.804=0.892

1皿O-S)/+S]

NOG

\-S

I,nt(1-°-892)s^+0-892]

1-0.892

=5.11

故Z=HOGxNOG=1.5x5.11=7.67"z

⑶此條件下的填料層高度。

[蓋=°s

N'QG=-ln[(l-S)4-^+5]

°。1-SY；-mX2

0,0417

=—!—ln[(l-0.892)-04-0.892]

1-0.8920.00331-0

=7.52

Z'=HocXN'DG=1.5X7.52=11.28〃?

6、某逆流操作的吸收者，用清水洗去氣體中的有害組分。己知該塔填料層總高

度為9m,平衡關系Y=1.4X,測得氣體進、出口濃度Yi=0.（）3,￥2=0.002,液體

出口濃度Xi=0.015（均為摩爾比）。試求：（1）操作液氣比L/V；（2）氣相總傳

質(zhì)單元高度HOG,（3）如果限定氣體出口濃度丫2=0.0015,為此擬增加填料層高

度，在保持液氣比不變的條件下應增加多少？

解：（1）操作液氣比L/V；

（2）氣相總傳質(zhì)單元高度HOG,

因Z=HOGxNGS=/nV/￡=1.4/1.87=0.749

__1.L、Al勺r-

NOG~\^皿(1—5)—77-+S]

1-SY2-niX2

=―!—ln[(l-0.749)。°3一°+0.749]

1-0.7490.002-0

=6.004

故HOC=Z/NCC=9/6=1.5

(3)Z'-Z=?

由題意知r；=0.0015其它條件不變，貝JHOG=15不變

新情況下的傳質(zhì)單元數(shù)為:

NZG=」一ln[(l-S)乜二些"+S]

f

OGJSY'-mX2

0.03-0

=--------ln[(l-0.749)+0.749]

1-0.7490.0015-0

=6.98

,

Z=HOGXNOG=\.5X6.98=10.47/n/

Zf-Z=10.47-9=1.47/z?

7、某廠吸收塔填料層高度為4m,用水吸收尾氣中的有害組分A,已知平衡關系

為Y=1.5X,塔頂X2=0,丫2=0.004,塔底Xi=0.008,Yi=0.02,求：

（1）氣相總傳質(zhì)單元高度；

（2）操作液氣比為最小液氣比的多少倍；

（3）由于法定排放濃度丫2必須小于0.002,所以擬將填料層加高，若液氣流量

不變，傳質(zhì)單元高度的變化亦可忽略不計，問填料層應加高多少？

解：（1）氣相總傳質(zhì)單元高度

Y；=1.5%,=1.5x0.008=0.012Y；=0

(匕-y；)-(Q-_(0.02-0.0)2)-0.004

△匕”=0.00577

V-Y*,0.02-0.012

In-

0.004

0.02-0.(XM

=2.77

-0.00575

H(7)C0=Z/LN/U”=4/2.77=1.44〃?

（2）操作液氣比為最小液氣比的多少倍

01、…二0.02-0.004=2

因為X2=0,故

X「X0.008

(L/V._'一匕-02-0.004.

mmx；-X2YJm0.02/1.5

則0%/)「%2=L67

(3)Z'—Z=?

Y；=0.002y,=0.02X；=0則

-匕士=°位一°期=2

X；-X；X；

X；=0.009

所以Y；=1.5X；=1.5x0.009=0.0135

(Y-Y；)_(匕一}7)_(0.02-0.0135)-O.(X)2

}=0.00382

=vv?""=,0.02-0.0135

?*?—*?In_

In京京0.002

r,-K；0.02-0.002

=4.71

N￡A1-000382

Z'=HOGxN￡=1.44x4.71=6.78"2

所以Zr-Z=6.78-4=2.78〃z

8、在總壓P=5()()kN/m\溫度t=27℃下使含CO23.()%(體積分率)的氣體與含

CO2370g/m3的水相接觸，試判斷是發(fā)生吸收還是解吸?并計算以CO2的分壓差表

示的總傳質(zhì)推動力。

已知：在操作條件下，亨利系數(shù)E^lhxQkN/n?,水溶液的密度可取1000kg/

m3,CO2的相對分子質(zhì)量為44.

【解】此題是考查對亨利定律是否能靈活應用。主要是應用亨利定律，計算

出與溶液相平衡的氣相分壓PA二再與氣相主體中CO2的分壓PA進行比較，若

PA*<PA,則發(fā)生吸收現(xiàn)象；PA*=PA,則兩相平衡；PA*>PA,則發(fā)生解吸現(xiàn)象。

()37

由題意可知，c.=——=8.409x\0~3k/nol/nt

A44

對稀水溶液，C=1000/18=55.56初w//相3

c.8.409x10-3

乙=2=-----=1.514x1()7

C55.56

5

于是P；=EX4=1.73xl0x1.514x10^=26.19^

而氣相主體中CO2的分壓

pA=尸x3.0%=500X3.0%=15kpei

可見，P；>PA，故將發(fā)生解吸現(xiàn)象。

以分壓表示的總傳質(zhì)推動力

△〃=〃；—/〃=26.18-15=11.18以

9、一逆流操作的常壓殖料吸收塔，擬用清水吸收混合氣所含的少量溶質(zhì)。入塔

氣體中含溶質(zhì)1%(體積分率)，經(jīng)吸收后要求溶質(zhì)被回收80%,此時水的用量

為最小用量的1.5倍，平衡線的關系為尸x,氣相總傳質(zhì)單元高度為1.2m,試求

所需填料層高度。

【解】此題為典型的吸收設計型問題，涉及有關吸收計算的最基本的解題方法。

由最小液氣比入手，通過計算出實際的液氣比，找到脫吸因數(shù)，計算出傳質(zhì)單元

數(shù),最后確定整個塔高。

屬于低濃氣體吸收。

=3^(1-；；)=0.01x(1-80%)=0.002

出二券一券.券一線—°002

幽一0

m"1

.=1.5哈31.5X0.8=1.2

(1)平均推動力法

首先需要求出吸收劑出塔時的濃度Xb,由全塔物料衡算得

0.01-0.002

)'廠_匕?―A—-4-0=0.00667

L/G"1.2

由△%=笫-tUxb=0.01-Ix0.00667=0.00333

nvc

△y0=yt,~a=0.002-ixo=0.002

0.00333-0.002

△%==0.00261

1連.0.00333

In--------

0.002

-0.01-0.002

NQG=3.065

0.00261

塔高h-H(X.?Ng.=1.2x3.065=3.7/??

(2)吸收因數(shù)法

s3—=0.833

1.2

1ln[(l-S)當二絲b+S]

N()C

\-Sys

—!—ln[(l-0.833)001-0+0.833]

1-0.8330.002-0

=3.06

此時塔高h=”a;?N0G=1.2x3.06=3.7m

10、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)，進塔氣體中溶質(zhì)

的含量為8%(體積分率)，吸收率為98%,操作條件下的平衡關系為y=2.5x,取

吸收劑用量為最小用星的1.2倍，試求：

(1)水溶液的出塔濃度；

(2)若氣體總傳質(zhì)單元高度為().8m,現(xiàn)有一填料層高度為9m的塔，問該

塔是否合用？

【解】(1)屬于低濃度氣體吸收

ya=yh(\-n)=0.08x(l-98%)=0.0016

二%一"二券f=0.08—0.0016

4=2.45

G-一二一二一幽一0

]=L2(，m*L2x2.45=2.94

CrCJ

水溶液出塔濃度距=比'+%二"江”竺40=0.0267

'L/G"2.94

(2)要核算一個塔是否合用，較簡單的方法是采用設計型的解題思路。即

求出完成吸收任務所需要的填料層高度h需，若h徜小于等于現(xiàn)有的填料層高度h,

則可以完成吸收任務，塔合用；否則，就不能完成吸收任務，塔不合用。

仍可采用平均推動力法和吸收因數(shù)法。

布平均推動力法

由于水溶液的出塔濃度已經(jīng)算數(shù)，即氣液兩相的4個濃度都已得到，則

△)7,=%-叫,=0.08-2.5x0.0267=0.0133

A"=”—叫=0.0016-2.5x0=0.0016

△)%一△”0.0133-0.0016

=0.00552

h曲in鴻

包0.0016

二?一"二0?08-O.OOIGnso

NQG

0.00552

塔高h=HOG?NOG=0.8x14.20=11Am

3吸收因數(shù)法

S=*益35

2白初一)吉會+si

1

ln[(l-0.85)。於一。+0.85]

1-0.850.0016-0

=14.15

此時h=Hoc?N”=0.8x14.15=11.3小

即所需填料層高度11.4m,大于9m,故該塔不合用。

11、某填料吸收塔，用清水除去氣體混合物中有害物質(zhì)，若進塔氣中含有害物質(zhì)

5%(體積分率分要求吸收率為90%,氣體流率32kmol/(m2.h),液體流率為24

kmol/(nr-h),此液體流率為最小流率的1.5倍。如果物系服從亨利定律，并已知

3

液相傳質(zhì)單元高度HL為0.44m,氣相體積分傳質(zhì)系數(shù)kya=0.06kmol/(m-s-Ay),

該塔在常溫下逆流等溫操作。試求：

(1)塔底排出液的組成；

(2)所需填料層高度。

【解】屬于低濃氣體吸收。

(1)x,=片(1一〃)=005x(l-90%)=0.005

”一"?廠_0-05-0.005

出塔液相組成+0=0.06

L/G“24/32

A1.5(A)=1.5

(2)=片一”

mn

GG江—x

人a

m

0.05-0.005

即紋⑶

320.05八

------()

m

所以加=0.556

°mG0.556x32

有3=---=----------

L24

心=會皿…)&+S]

I—3

1ln[(l-0.74)^^+0.741=4.64

1-0.74

由于題中并未給出氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)kYa,而是給出了氣相分體積傳