2022年化工原理习题第四部分吸收答案 .pdf

《2022年化工原理习题第四部分吸收答案 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年化工原理习题第四部分吸收答案 .pdf（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第四部分气体吸收一、填空题1物理吸收操作属于传质过程。 理吸收操作是一组分通过另一停滞组分的单向扩散。2操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是达不到要求的吸收分离效果。3 若吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变， 吸收结果将使吸收率增大。4 若吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变， 则出口气体浓度降低。5含 SO2为 10%(体积)的气体混合物与浓度c 为 0.02 kmol/m3的 SO2水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p*=1.62c （大气压），则SO2将从气相向液相转移。6含 SO2为 10%(体积)的气体混合物与浓度c 为 0

2、.02 kmol/m3的 SO2水溶液在一个大气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p*=1.62c (大气压 )，以气相组成表示的传质总推动力为0.0676 atm 大气压。7总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+H/kG，其中 l/kL为液膜阻力 。8总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+H/kG，当气膜阻力 H/kG项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。9亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E 值很大，说明该气体为难溶气体。10亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E 值很小，说明该气体为易溶气体。11低浓度气体

3、吸收中，已知平衡关系y*=2x，kxa=0.2 kmol/m3.s，kya =2 l0-4kmol/m3.s，则此体系属气膜控制。12压力增高，温度降低，将有利于吸收的进行。13某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A 组分。若 y1下降， L、V、P、T 等不变，则回收率减小。14某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A 组分。若 L 增加，其余操作条件不变，则出塔液体浓度降低。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 31 页15吸收因数 A 在 Y-X 图上的几何意义是操作线斜率与平衡线斜率之比。16 脱吸因数

4、S可表示为 mV / L ， 吸收因数 A 可表示为L/ mV 。17脱吸因数 S 在 Y-X 图上的几何意义是平衡线斜率与操作线斜率之比。18在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，气体出口组成将增加。19在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，液体出口组成将减少。20吸收过程物料衡算时的基本假定是：（1）气相中惰性气体不溶于液相；（2） 吸收剂不挥发。21在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将减小。22在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸

5、收剂用量，则操作线将靠近平衡线。23在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则设备费用将增加。24 对一定操作条件下的填料塔， 如将填料层增高一些，则塔的 HOG将不变。25 对一定操作条件下的填料塔， 如将填料层增高一些， 则塔的 NOG将增加 。26如果一个低浓度气体吸收塔的气相总传质单元数NOG=1，则此塔的进出口浓度差 （Y1-Y2） 将等于塔内按气相组成表示的平均推动力。 27.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，而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。28.单向扩散中飘流因A 1。漂流因数可表示为BMPP，它反映由于总体流动使传质

6、速率比单纯分子扩散增加的比率。29.一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在精馏单元操作中，而A 组份通过B 组份的单相扩散体现在吸收操作中。30.板式塔的类型有泡罩塔 、 浮阀塔、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 31 页30.分子扩散中菲克定律的表达式为dzdCDJAABA，气相中的分子扩散系数 D 随温度升高而增大（增大、 减小） ， 随压力增加而减小（增大、减小） 。31.易溶气体溶液上方的分压小，难溶气体溶液上方的分压大， 只要组

7、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。32.根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在相界面两侧的液膜和气膜处，增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将_增大_ 。33.吸收的逆过程称为解吸。34.对于低浓度气体吸收，其气、液相平衡关系服亨利定律。35 根据气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的不同，从而使气体混合物得以分离的操作称为吸收。36、 当物系一定时，亨利系数 E 随系统的温度而变化， 通常温度升高，E 值 增大。37、吸收塔的操作线斜率为液气比LSVB，斜率越大，操作线平衡线，则各截面上吸收推动力增大。38.在低浓度的难容气体的逆流吸收塔中，若其他条件不变而入塔

8、液体量增加，则此塔的液相传质单元数NOL将减小，而气相总传质单元数NOG将不变，气体出口浓度 ya将降低。39.在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中的溶质组分，其液气比L/G 为 2.7，平衡关系为 Y=1.5X，若溶质的吸收率为90 % ，则操作液气比与最小液气比之比值为2 。40.含低浓度的难容气体的混合气体，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于液相中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数Kya值将增大；若增加吸收剂的用量， 其他操作条件不变， 则气体出塔浓度 Y2将减小；溶质 A 的吸收率将增大；若系统的总压强升高，则亨利系数将不变，相平衡常数将减小。41.若某气体在水中

9、的恒里面系数E 值很大，说明该气体为。难溶气体，该吸收过程为液膜控制过程。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 31 页42.用逆流操作的吸收塔处理低浓度易溶溶质的气体混合物，其他条件均不变，而入口气体浓度增加， 则此塔的液相总传质单元数不变，出口气体组成增加，出口液相组成增加。43.在吸收操作过程中，保持气液相流量、气相进口组成不变，若液相进口浓度降低，则塔内平均传质推动力将增大，气相出口浓度将减小。44.对填料塔期末控制的逆流吸收过程，若其他操作条件不变，将气液流量同比例减小，则气体出塔组成y2将 减小，液体出塔组成X1将

10、增大。二、选择题1用纯溶剂吸收混合气中的溶质。逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度 y1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y2和吸收率的变化为：（C ）。A y2上升，下降B y2下降，上升C ）y2上升，不变D ）y2上升，变化不确定2在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则气相总传质单元数（B ）。A 增加B 减少C 不变D 不定3在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（A ）。A 增加B 减少C 不变D 不定4在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口液体组成

11、（A ）。A 增加B 减少C 不变D 不定5低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元数将（C ）。A 增加B 减少C 不变D 不定6低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元高度将（C ）。A 增加B 减少C 不变D 不定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 31 页7低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相出口组成将（A ）。A 增加B 减少C 不变D 不定8低浓度的气膜控制系

12、统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则液相出口组成将（A ）。A 增加B 减少C 不变D 不定9正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以至液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生？（C ）（A）出塔液体浓度增加，回收率增加（B）出塔气体浓度增加，但出塔液体浓度不变（C）出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加（D）在塔下部将发生解吸现象10最大吸收率与（D ）无关。A 液气比B 液体入塔浓度C 相平衡常数D 吸收塔型式11 逆流填料吸收塔，当吸收因数 A 1 且填料为无穷高时，气液两相将在（B ）达到平衡。A 塔顶B 塔底C 塔中部D 塔外部12某吸收过程，已

13、知ky= 4 10-1 kmol/m2.s，kx= 8 10-4 kmol/m2.s，由此可知该过程为（A ）。A 液膜控制B 气膜控制C 判断依据不足D 液膜阻力和气膜阻力相差不大12.在吸收操作中，若C*-CCi-C，则该过程为A 。A.液膜控制B.气模控制C.双膜控制D.不能确定13.在 吸收 操作 中 ， 已 液 相 组 成 差表 示的 吸 收 塔 某 一 截 面 上 的总 推动 力为A 。A.X*-X B.X-X* C .Xi-X D. X-Xi14.、 某吸收过程中溶质与吸收剂之间有明显的化学反应，称之为（C） 。A： 物理吸收B： 单组分吸收C： 化学吸收D： 非等温吸收2、15

14、.为使脱吸操作易于进行，通常可采用（A）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 31 页A：升温，减压B：升温，加压C：降温，减压D：降温，加压16、在下列吸收操作中，属于气膜控制的是（C）A：用水吸收 CO2B：用水吸收 H2C：用水吸收氨气D：用水吸收 O217、吸收是分离（B）的单元操作。A：液体混合物B：气体混合物C：悬浮液D：含尘气体18、吸收的逆过程称为（B）A ： 蒸 馏B ： 解 吸C ： 萃 取D ： 过 滤19、气体在同一种溶质中的溶解度随温度的升高而（B）A ： 增 大B ： 减 小C ： 不 变D ： 无

15、 关20、吸收操作过程气、液相平衡关系符合（C）A：拉乌尔定律B：费克定律C：亨利定律D：傅立叶定律21、下述说法中正确的是（D）A：用水吸收氨属于难溶气体的吸收，为液膜阻力控制B：常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制C：用水吸收氧属于难溶吸收，为气膜阻力控制D： 用水吸收二氧化硫为具有中等溶解度的气体吸收，气膜阻力和液膜阻力都不可忽略22、用清水吸收空气与A 的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度 y1=0.06，要求出塔气体浓度y2=0.008,则最小液气比为 ( A). A：1.733 B：2.733 C：1 D：无法确定23、在吸收传质过程中，它的方

16、向和限度取决于吸收质在气液两相的平衡关系，若要进行吸收操作，则应控制（A）A：pA pA*B：pA= pA*C：pA1 B 1 C =1 D 不一定33、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。A t1t2C t1t2D t3t134、逆流操作的吸收塔，当吸收因素A） ，发生吸收过程，反之，当时，发生解吸过程。显示在相图中，操作线在平衡线上方，为吸收。操作线在平衡线下方，为解吸。12、何谓气膜控制吸收 ?如何提高吸收总系数？答： 当溶质气体 A 为易溶气体时，值较小，1/K1/km/k，

17、 1/K1/k ，此时为气膜控制吸收。因为 Kk， 所以关键是提高气相传质分系数。增大湍动程度，提高气液接触面积，可提高k。13、何谓液膜控制吸收 ?如何提高吸收总系数 ? 答：当气体为难溶气体时，m 值较大， 1/K1/k1/k，1/K1/k ，此时为液膜控制吸收。因为Kk ，所以关键是提高液相传质分系数k。降低液膜厚度是提高 k的有效方法。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 31 页14、试说明填料吸收塔由哪几个主要部分组成？并指出气、液的流向。答：组成：由塔体、填料、液体喷淋装置、填料的支承栅板和气液进出口装置流向：

18、混合气由塔底进入与塔顶喷淋而下的吸收剂逆流接触，后分别排出塔外。15、欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？答： （1） 、降低操作温度或增大压力，可使吸收速率提高，使回收率提高；（2） 、在保证不发生 “ 液泛” 在前提下，适当增大气速；（3） 、适当增大吸收剂的用量（增大喷淋密度）,可使回收率提高（但会导致操作费增大，溶液浓度X下降） ；（4） 、喷淋液体应均匀，并保证填料被充分润湿；（5） 、可适当增加填料层高度。五、计算题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.

19、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： 容积总传质系数aKy及传质单元高度OGH；解：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精选学习资料 - - - - -

20、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 31 页（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)()(2121yyVxxL1221

21、mxmxyLmVyLmV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。已知物系的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 31 页平衡关系为 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

22、/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

23、-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）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 31 页解： （1）05263.005.0105.01Y0004.00004.010004.02Y惰性气体流量hkmolV/69.7)05.01 (3

24、012734.222000376.04.105263. 011mYX0301.080.011XXhkmolXXYYVL/34.1300301.0)0004.005263.0(69.7)(212101046.00301.04. 105263.0111mXYY0004. 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/6

25、7.140)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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 31 页因为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

26、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/)/(12121

27、21minmYYYXXYYVL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。00331.00033.010033.02Y精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 31 页52. 7892.0000331.000417.0)892.01ln(8

28、92. 011)1ln(112221SmXYmXYSSNOGmNHZOGOG28.1152.75 .16、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

29、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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 31 页故mZZmNHZOGOG47.1947

30、.1047.1098.65. 1/ 7、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012.0008.05.15.111XY02Y00577. 0004.0012.002. 0ln004.0)012.002.0(ln)()(22112211YYYYYY

31、YYYm77.200577.0004.002.021mOGYYYNmNZHOGOG44.177.2/4/（2）操作液气比为最小液气比的多少倍因为 X2=0，故2008.0004.002.0/2121XXYYVL2.15.102.0004.002.0/)/(1212121minmYYYXXYYVL则67.12 . 12)/()/(minVLVL（3）ZZ？002.02Y02. 01Y02X则2004.002.0/12121XXXYYVL009.01X所以0135.0009. 05.15.111XY精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17

32、页，共 31 页00382.0002.00135.002.0ln002.0)0135.002.0(ln)()(22112211YYYYYYYYYm71.400382.0002.002.021mOGYYYNmNHZOGOG78.671.444.1所以mZZ78.2478. 68、在总压 P=500kN/m2、温度 t=27下使含 CO23.0%（体积分率）的气体与含CO2370g/m3的水相接触，试判断是发生吸收还是解吸?并计算以 CO2的分压差表示的总传质推动力。已知： 在操作条件下，亨利系数 E=1.73 105 kN/m2， 水溶液的密度可取 1000kg/ m3，CO2的相对分子质量为

33、44. 【解】此题是考查对亨利定律是否能灵活应用。主要是应用亨利定律，计算出与溶液相平衡的气相分压PA*，再与气相主体中CO2的分压 PA进行比较。若PA*PA，则发生解吸现象。由题意可知，330.378.409 10/44Ackmolm对稀水溶液，31000 /1855.56/Ckmolm348.409101.5141055.56AAcxC于是*541.73 101.5141026.19AApExkPa而气相主体中 CO2的分压3.0%5003.0%15ApPkPa可见，*AApp，故将发生解吸现象。以分压表示的总传质推动力*26.181511.18AApppkPa9、一逆流操作的常压填料吸

34、收塔，拟用清水吸收混合气所含的少量溶质。入塔气体中含溶质1%（体积分率），经吸收后要求溶质被回收80%，此时水的用量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 31 页为最小用量的 1.5 倍，平衡线的关系为y=x，气相总传质单元高度为1.2m，试求所需填料层高度。【解】 此题为典型的吸收设计型问题， 涉及有关吸收计算的最基本的解题方法。由最小液气比入手， 通过计算出实际的液气比， 找到脱吸因数， 计算出传质单元数，最后确定整个塔高。属于低浓气体吸收。(1)0.01(180%)0.002abyymin*0.010.002()0.8

35、0.0101bababbaayyyyLyGxxxmmin1.5()1.50.81.2LLGG(1)平均推动力法首先需要求出吸收剂出塔时的浓度xb,由全塔物料衡算得0.010.00200.00667/1.2babayyxxL G由0.011 0.006670.00333bbbyymx0.0021 00.002aaayymx0.003330.0020.002610.00333lnln0.002bambayyyyy0.010.0023.0650.00261baOGmyyNy塔高1.23.0653.7OGOGhHNm?（2）吸收因数法10.8331.2mGSL1ln(1)1baOGaaymxNSSSy

36、mx10.010ln(10.833)0.83310.8330.00203.06精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 31 页此时塔高1.23.063.7OGOGhHNm?10、在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质，进塔气体中溶质的含量为 8%（体积分率），吸收率为 98%， 操作条件下的平衡关系为y=2.5x,取吸收剂用量为最小用量的1.2 倍，试求：（1）水溶液的出塔浓度；（2）若气体总传质单元高度为0.8m，现有一填料层高度为9m 的塔，问该塔是否合用？【解】（1）属于低浓度气体吸收(1)0.08(198%

37、)0.0016abyymin*0.080.0016()2.450.0802.5bababbaayyyyLyGxxxmmin1.2()1.22.452.94LLGG水溶液出塔浓度0.080.001600.0267/2.94babayyxxLG（2）要核算一个塔是否合用， 较简单的方法是采用设计型的解题思路。即求出完成吸收任务所需要的填料层高度h需， 若 h需小于等于现有的填料层高度h，则可以完成吸收任务，塔合用；否则，就不能完成吸收任务，塔不合用。仍可采用平均推动力法和吸收因数法。1平均推动力法由于水溶液的出塔浓度已经算数，即气液两相的4 个浓度都已得到，则0.082.50.02670.0133

38、bbbyymx0.00162.500.0016aaayymx0.01330.00160.005520.0133lnln0.0016bambayyyyy0.080.001614.200.00552baOGmyyNy塔高0.8 14.2011.4OGOGhHNm?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 31 页2吸收因数法2.50.852.94mGSL1ln(1)1baOGaaymxNSSSymx10.080ln(10.85)0.8510.850.0016014.15此时0.8 14.1511.3OGOGhHNm?即所需填料层高度

39、 11.4m，大于 9m，故该塔不合用。11、某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中有害物质，若进塔气中含有害物质5%（体积分率），要求吸收率为90%，气体流率32kmol/(m2 h),液体流率为24 kmol/(m2 h)，此液体流率为最小流率的1.5 倍。如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度HL为 0.44m，气相体积分传质系数kya=0.06kmol/(m3 s y),该塔在常温下逆流等温操作。试求：（1）塔底排出液的组成；（2）所需填料层高度。【解】 属于低浓气体吸收。（1）(1)0.05(190%)0.005abyy出塔液相组成0.050.00500.06/24 / 32ba

40、bayyxxLG（2）min1.5()1.5babayyLLyGGxm即240.050.0051.50.05320m所以0.556m有0.556320.7424mGSL1ln(1)1bOGayNSSSy10.05ln(10.74)0.744.6410.740.005精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 31 页由于题中并未给出气相总体积传质系数kYa,而是给出了气相分体积传质系数kya,所以不能直接求出总传质单元高度HOG,要先求出分传质单元高度HG。32 /36000.1480.06GyGHk a0.1480.740.44

41、0.47OGGLHHSHm则0.474.642.2OGOGhHNm?12、已知某填料吸收塔直径为1m，填料层高度 4m。用清水逆流吸收空气混合物中某可溶组分，该组分进口浓度为8%，出口为 1%（均为摩尔分率），混合气流率 30kmol/h,操作液气比为 2，相平衡关系为y=2x。试求：（1）气相总体积传质系数Kya; （2） 塔高为 2m 处气相浓度；（3） 若塔高不受限制，最大吸收率为多少？【解】 （1）先求出单位塔截面积上混合气体的流率223038.22/ ()14Gkmolmh?21/2mSLG根据例题 9-4 的结论，有8%1171%bOGayNy则传质单元高度为40.5717OGOG

42、hHmN气相总体积传质系数338.2266.9/ ()0.571yOGGK akmolmhH?（2）2m 塔高所对应的传质单元数OGN为223.500.571OGOGNH设 2m 处气液相浓度分别为y、x，则精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 31 页1bOGymxNymx即0.0823.512xyx（1）又由物料衡算可知()aaLyyxxG1%2(0)yx20.01yx（2）联合求解方程（ 1） 、 （2）得0.045y0.0175x(3) 若塔高不受限制，又S=1，则操作线落在平衡线上，当xa=0 时， ya必等于 0

43、。故吸收率1100%abyy13、拟在常压吸收塔中用清水吸收空气中的氨，已知入塔空气中氨气含量1.3%（体积分数）， 要求氨的回收率为99%， 已知塔内操作气流密度为180kmol/(m2 h),实际用量为最小用水量的1.5 倍，操作条件下的气液平衡关系为y=1.2x，气体体积总传质系数 Kya为 360 kmol/(m3 h)。因为气液相浓度都很小， 可近似认为气液流密度均为常数，且X=x ,Y=y ，计算填料层高度。【解】由题知，0,1.3%abxy(1)0.013 (199%)0.00013abYY最小液气比：*min0.0130.000131.1880.013 /1.20babaYYL

44、GXX实际液气比：min1.51.5 1.1881.782LLGG解吸因素：1.20.67341.782mGSL精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 31 页1ln (1)111.3%ln (1 0.6734)0.673410.7210.67340.00013baOGaaYmXNSSSYmX180(10.013)0.494360OGyGHmK a00.494 10.745.31OGOGhHNm14、在填料层高度为 4m 的常压逆流吸收塔内。用清水吸收空气中的氨，已知入塔空气含氨 5%（体积分数），要求按回收率为90%，实际液

45、气比为0.98，又已知在该塔操作条件下，氨水系统的平衡关系为y=mx(m 为常数； x,y 分别为液气相中的摩尔分数 )且测得与含氨1.77%（体积分数）的混合气充分接触后的水中氨的浓度为 18.89g氨/1000g水。求： （1）该填料塔的气相总传质单元高度，m。（2）先水温上升，其他操作条件不变，试分析气、液相出塔浓度如何变化？（1）y=0.0177时，使其平衡的液相浓度为*18.89 /170.019618.89 /171000 /18x由 y=mx 得：*1.77%0.9030.0196ymm0.9030.9210.98mGSL0.050.0526110.05bbbyYy(1)0.05

46、26(199%)0.00526abYY1ln (1)110.0526ln (1 0.921)0.9216.791 0.9210.00526baOGaaYmXNSSSYmX所以40.5896.79OGOGhHN（2）水温上升时， m 增大，即平衡线斜率增大，由于气液流量不变，所以L/G精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 31 页不变， 即操作线斜率不变，那么相平衡线与操作线的间距减小， 传质推动力减小，而由于其他条件不变，所以HOG不变，则 NOG也不变，而 A 减小，所以使得全塔 的 传 质 效 果 变 差 ， 因 此 出

47、 塔 气 体 浓 度ya增 大 。 有 根 据 物 料 衡 算 ，Xb=Xa+G(Yb-Ya)/L，所以 xb减小。因此，水温上升时， ya增大， xb减小。15、现有一逆流操作的填料吸收塔， 塔径为 1.2m，用清水脱除原料气中的甲醇，已知原料气处理量为2000m3/h， （标准状态下），原料气中含甲醇的摩尔分数为0.08，现在塔 A、B 两点分别采出气液两相的进样分析得：A 点：xA=0.0216 yA=0.05 B 点：xB=0.0104 yB=0.02484 取样点 AB 间填料层高度 z=1.14m，并已知 z 填料层高度相当一块理论板，若果全塔性能近似相同。试求： （1）塔操作气液

48、比及水的用量；（2）塔内气液间总的体积传质系数Kya；（3）如现在操作条件下，使甲醇脱除率达98% 【解】 （1）0.050.0526110.05AAAyYy0.024840.0255110.02484BBByYy0.02160.0221110.0216AAAXXX0.01040.0105110.0104BBBXXX在 A、B 两截面间做物料衡算得0.05260.02552.3360.02210.0105ABABYYLGXX2000(10.08)2.3362.336191.9/3454.2/22.4LGkmolhkgh（2）设 NOG为 AB 间传质单元数，有,=OGOGOGOGzzHNHN故

49、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 31 页利用平均推动力法求 NOG，低浓度气体吸收过程，所以可认为满足Y=mX ，已知z 填料层高度相当于一块理论塔板，所以0.0255,1.1540.0221BBAAYYmXmX0.05261.1540.02210.0271AAAYYmX0.02551.1540.01050.0103BBBYYmX0.02710.01340.01940.0271lnln0.0134ABmABYYYYY所以0.05260.02551.3970.0194ABOGmYYNY1.140.8161.397OGOG

50、zHmNyOGGK aH222/ 22.42000 / 22.4(10.08)72.67/ ()/ 41.2/ 4GVkmolmhD所以372.6789.06/ ()0.816yOGGk akmolmhH（3）0.080.087110.08bbbyYy要使回收率达 98%，有(1)0.087(198%)0.0017abYY0.0870.00170.0365/2.336babaYYXXL G0.0871.150.03650.045bbbYYmX0.0017aaaYYmX精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 31 页0.0450