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化工原理第章吸收化工原理-第八章-吸收 一、填空题 1、用气相浓度y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为_，以传质总系数表达的速率方程为_。 NA = ky (y-yi) NA = Ky (y-ye) 2、吸收速度取决于_，因此，要提高气液两流体相对运动速率，可以_来增大吸收速率。 双膜的扩散速率 减少气膜、液膜厚度 3、由于吸收过程气相中的溶质分压总 _ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_。增加吸收剂用量，操作线的斜率_，则操作线向_平衡线的方向偏移，吸收过程推动力_。 大于 上方 增大 远离 增大 4、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y = 0.06，要求出塔气体浓度y2 = 0.006，则最小液气比为_。 1.80 5、在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_，操作线将_平衡线。 减少 靠近 6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_常数表示，而操作线的斜率可用_表示。 相平衡 液气比 7、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的HOG将_，NOG将_ (增加，减少，不变)。 不变 增加 8、吸收剂用量增加，操作线斜率_，吸收推动力_。 增大 增大 9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：_、_、_。 平衡关系 物料衡算 传质速率。 10、填料的种类很多，主要有_、_、_、 _、_、_。 拉西环 鲍尔环 矩鞍环 阶梯环 波纹填料 丝网填料 11、填料选择的原则是_。 . 表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。 12、在选择吸收剂时，首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有_。 良好的选择性，即对吸收质有较大的溶解度，而对惰性组分不溶解。 13、填料塔的喷淋密度是指_。 单位塔截面上单位时间内下流的液体量。 14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是_。 填料的表面积及空隙 15、填料应具有较_的_，以增大塔内传质面积。 大 比表面积 16、吸收塔内填装一定高度的料层，其作用是提供足够的气液两相_。 传质面积 17、菲克定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述。 18、以表示总推动力的吸收速率方程式为NA=KY。 19、吸收操作是依据混合气体中各组分在溶剂中的溶解度不同而得以分离。 20、某气体用ABC三种不同的吸收剂进行吸收操作，液气比相同，吸收因数的大小关系为A1A2A3，则气体溶解度的大小关系为 。 1 21、实验室用水吸收氨测定填料塔的传质系数Ky，该系统为 控制，随气体流量的增加传质系数Ky 。气膜；增加 22、某低浓度气体吸收过程 ，已知气膜和液膜体积吸收系数分别为：Kya=0.0002Kmol/33，Kxa=0.4 Kmol/。则该吸收过程为 ；该气体为 溶气体。 气；易 23、当填料塔操作气速达到泛点气速时， 充满全塔空隙，此现象称为 ，这时 急剧上升。液体；液泛；塔板压降 24、在稳态传质过程，若组分A通过气膜和液膜的推动力为，则气膜阻力 液膜阻力 大于 25、填料塔是连续接触式气液传质设备，塔内 为分散相， 为连续相。为保证操作过程中两相的良好接触，故填料吸收塔的顶部要有良好的 装置。 液体；气体；液体分布装置 26、吸收操作时，吸收塔总压增加一倍，相平衡常数m 倍，增加压力对吸收操作 ；吸收塔温度增加，相平衡常数，增加温度对吸收操作 。 27、假定吸收系统的相平衡常数m为零，填料高度及其他条件不变，若增加气体流量，吸收率将 。 变小 28、逆流操作中用纯溶剂吸收混合气中A，若塔板为无穷多，入塔Yb=8%，平衡关系为Y=2X问若液气比为2.5时，吸收率 125%不成立 若液气比为2.5时，吸收率 75% 29、在相同的温度、压力和混合物组成条件下，等分子反向扩散速率 单相扩散速率。其原因是 。小于；单相扩散速率等于等分子反向扩散速率与该组分在总体流动中传递通量之和 30、说明化工原理各单元操作是基于哪些传递原理？分别说明解释三个传递现象的定律？解释吸收和解吸现象用哪一个原理更合适？ 31、为什么在同一吸收塔内，当操作条件相同时，大多采用逆流操作？ 答：一方面，在同等条件下，逆流方式可获得较大的平均推动力，因而能有效地提高过程速率；另一方面，逆流时降至塔底的液体恰与刚进塔的吸收剂接触，有利于降低出塔气体的浓度，从而提高溶质的吸收率，所以，吸收塔通常都采用逆流操作。 32、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。 二、选择题 1、吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要_。B A. 增加气膜厚度和减少液膜厚度 B. 减少气膜和液膜厚度 C. 增加气膜和液膜厚度 2、当吸收质在液相中的溶解度甚大时，吸收过程主要受_控制，此时，总吸收系数Ky近似等于_。A、 D A. 气膜； B. kx；C. 气液膜同时；D. ky；E. 液膜；F. Kx 3、双膜理论认为吸收过程的阻力集中在_。A A. 两膜层中； B. 界面上； C. 液膜之中； D. 气膜之中； 4、升温会使气体在液体中的溶解度_，对吸收操作_。C、 D A. 有利； B. 变大； C. 变小； D. 不利； E. 不变； F. 无影响； 5、_，对吸收操作有利。A A.温度低，气体分压大时； B.温度低，气体分压小时； C.温度高，气体分压大时； C.温度高，气体分压小时； 6、对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大_的流速。A A. 气相； B. 液相； C. 气液两相； 7、若享利系数E值很大，依据双膜理论，则可判断过程的吸收速率为_控制。B 2 A. 气膜； B. 液膜； C. 双膜 8、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 = 2 kmol.m-2.h-1，气相总传质系数Ky = 1.5kmol.m-2.h-1，则该处气液界面上气相浓度yi 应为_，平衡关系y = 0.5x。B A. 0.02 B. 0.01 C. 0.015 D. 0.005 ye = 0.5×0.01 = 0.005 NA = Ky= ky 1.5=2 yi = 0.01 9、通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率_。D A. 回收率趋向最高； B. 吸收推动力趋向最大； C. 操作最为经济； D. 填料层高度趋向无穷大。 10、对于逆流操作的吸收塔，其它条件不变，当吸收剂用量趋于最小用量时，则_。D A. 吸收推动力最大； B. 吸收率最高； C. 出塔气浓度最低； D. 吸收液浓度趋于最高。 11、在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加则出口气体中的CO2量将_气相总传质系数Ky 将_，出塔液体中CO2浓度将_。B. A. B. A. 增加、 B. 减少、 C. 不变 12、选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好结构简单造价小，一般应选_。A A. 填料吸收塔 B. 板式吸收塔 C. 喷淋吸收塔 13、为使脱吸操作易于进行，通常可采用_或_。A、 C A. 升温； B. 加压； C. 减压； D. 降温； 14、对于脱吸操作，其溶质在液体中的实际浓度_与气相平衡的浓度。B A. 小于； B. 大于； C. 等于； 15、填料吸收塔空塔的速度应_于液泛速度。B A. 大； B. 小 ； C. 等 16、对吸收操作影响较大的填料特性是_。A A. 比表面积和自由体积； B. 机械强度； C. 对气体阻力要小； 17、气体在液体中的溶解度 指气体在液体中的浓度指一定条件下气体在液体中的饱和浓度表明在一定条件下吸收过程可能达到的极限程度 18、吸收操作中，对于同样浓度的溶液，易溶气体溶液上方的分压比难溶气体的分压 大 小 相等 19、某填料塔用水吸收空气中的氨气，当液体流量和进塔气体的浓度不变时，增大混合气体的流量，此时仍能进行正常操作，则尾气中氨气的浓度_。 增大 减少 不变 不确定 20、在以下几个吸收过程，哪个改为化学吸收将会最显著地提高吸收速率 。 A水吸收氨； B水吸收HCl气体；水吸收S； 水吸收C 22判断下列命题是否正确,正确的是 。 A上升气速过大会引起漏夜；上升气速过小会引起液泛； 上升气速过大会造成过量的液沫夹带；D上升气速过大会造成过量的气泡夹带；E上升气速过大会使板效率降低 23、在吸收操作中，若液气比L/V等于平衡常数m时，则全塔的吸收推动力 。 A零； B不能计算；常数； 无穷大 24、用水吸收混合气中的氨，其他条件不变，当气体流率增加一倍，则总传质系数是原3 来的 倍。 A1倍； B2倍；20.5倍； 不确定 A 25、浮阀塔、泡罩塔及筛板塔三种板式塔的板效率比较 A浮阀塔泡罩塔筛板塔； B浮阀塔泡罩塔筛板塔；浮阀塔泡罩塔=筛板塔； 浮阀塔筛板塔泡罩塔 A 26 吸收的基本依据是利用气体混合物中各个组分在液体吸收剂的不同来分离的。 A.密度 B.比热容 C.挥发度 D.溶解度 27 在含有丙酮的空气中，含丙酮的体积分数是0.04，丙酮的比摩尔分数是kmol/kmol。 A.0.072 B.0.062 C.0.052 D.0.042 28 压强增大时，气体的溶解度。 A.降低 B.增大 C.不变 D.先增大，后不变 29 P-P差值越大，吸收速率。 A.越大 B.越小 C.越不变 D.呈抛物线变化 30 对某一气液平衡体系，在总压一定时，若温度升高，则其亨利系数将。 .减小 B.增加 C.不变 D.不确定 31用净油吸收苯，入塔气体中苯的体积分数为0.04，出塔气体中苯的体积分数为0.008，吸收率为。 A.50% B.60% C.70% D.80% 32对常压下操作的低浓度吸收系统,系统总压在较小范围增加时,享利系数E将_,相平衡常数m将_,溶解度系数H将_. A. 增加； C. 不变； B. 降低； D. 不确定 答案：C；B；C 33双组分气体进行稳定分子扩散，JA 及NA分别表示在传质方向上某截面处溶质A的分子扩散速率与传质速率，当系统的漂流因数大于1时，JA_ JB；*NA_NB A:大于； B: 小于； C:等于; D不确定 答案： C；A 34在常压塔中用水吸收二氧化碳，ky和kx分别为气相和液相传质分系数，KY为气相总传质系数，m m为相平衡常数，则_ A.为气膜控制，且Ky»ky B.为液膜控制，且Ky»kx C.为气膜控制，且Ky»kxk D.为液膜控制,且Ky»x mm 4 答案: D 35下述说法中错误的是_. 溶解度系数H值很大，为易溶气体； C. 享利系数E值很大，为难溶气体； A. 亨利系数E值很大，为易溶气体； D. 平衡常数m值很大，为难溶气体； 答案：B 36下述说法中错误的是_。 A 理想溶液满足拉乌尔定律，也满足亨利定律； B 理想溶液满足拉乌尔定律，但不满足亨利定律； C 非理想稀溶液满足亨利定律，但不满足拉乌尔定律； D 服从亨利定律并不说明溶液的理想性，服从拉乌尔定律才表明溶液的理想性 答案：B 37下述说法中正确的是_。 A 气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，故物质在气相中的扩散通量大于在液相中的扩散通量； B 气相中的扩散系数小于液相中的扩散系数，故物质在气相中的扩散通量小于在液相中的扩散通量； C 气相中的扩散系数与液相中的扩散系数在数量级上接近，故气液两相中可达到相同的扩散通量； D. 气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，但在一定条件下，气液两相中仍可达到相同的扩散通量。 答案：D 38下述说法中正确的是_。 A 气膜控制时有：pi»p*，11 ； <<kGHkL11 ； >>kGHkLB 气膜控制时有：pi»p*，C 液膜控制时有：c*»ci，1H ； <<kLkG1H； >>kLkGD 液膜控制时有：c»ci，答案：B 39下述说法中错误的是_。 A 板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触； B 精馏用板式塔，吸收用填料塔； C 精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔； D 吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。 答案：B 40 .在y-x图上,操作线若在平衡线下方,则表明传质过程是( )。 5 (A)吸收；(B)解吸；(C)相平衡；(D)不确定 答案： B 41 由于吸收过程气相中的溶质分压总是_液相中溶质的平衡分压，所以吸收过程的操作线总是在其平衡线的_。 (A) 小于，上方；(B) 大于，上方；(C) 小于，下方； (D) 大于，下方 答案： B 42 温度_，将有利于解吸的进行。 (A) 降低；(B) 升高；(C)变化 答案： B 43低浓度难溶气体吸收,其他操作条件不变,入塔气量增加,气相总传质单元高度HOG、出塔气体浓度y2、出塔液体浓度x1将会有( )变化。 (A) HOG, y2, x1 ； (B) HOG, y2, x1 (C) HOG, y2, x1 ； (D) HOG, y2, x1 答案： A 43在常压下，通过测定得知稀水溶液中溶质A的摩尔浓度为0.56kmol/m，此时气相中A的平衡摩尔分率为0.02，则此物系的相平衡常数m = _。 (A) 0.01；(B) 2；(C) 0.2；(D) 0.28 答案： B 44已知CO2水溶液在二种温度t1、t2下的亨利系数分别为E1=144Mpa，3E2=188Mpa，则_。 (A) t1=t2 ；(B) t1>t2；(C) t1<t2；(D) 不确定 答案： C 45 只要组分在气相中的分压_液相中该组分的平衡分压，解吸就会继续进行，直至达到一个新的平衡为止。 (A)大于；(B)小于；(C)等于；(D)不等于 答案： B 46. 在解吸操作中,总压P和温度T( ),将有利于解吸的进行。 (A)PT； (B)PT；(C)PT； (D)PT 答案： C 47. 对一定的气体和稀溶液物系,相平衡常数m取决于:( ) (A)温度和浓度；(B)温度和压强；(C)压强和浓度； (D)流速和浓度 答案： B 48. 正常操作的逆流吸收塔,因故吸收剂入塔量减少,以致使液气比小于原定的最小液气比,将会发生( )。 (A) x1, h；(B) y2, x1 不变； (C) y2, x1 (D)在塔下部发生解吸现象 答案： C 6 49. 某吸收过程,气相传质分系数ky=0.0004kmol/(m2×s),液相传质分系数kx=0.0006kmol/(m2×s),由此可知方该过程为( )。 (A)液膜控制；(B)气膜控制； (C)气液双膜控制；(D)判断依据不足 答案： D 三判断题 1.喷淋吸收是吸收剂成液滴分散在气体中，因此，液体为连续相，气体为分散相。*答案* × 2. 吸收操作线的方程式，斜率是L/G。*答案* 3.亨利定律的表达式之一为pEx，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为 易溶气体。( ) *答案* × 4.工业上一般吸收是在吸收塔中进行的。象传热一样气液间逆流操作有利于吸收完全并可获得较大的吸收推动力。 *答案* 5.填料吸收塔逆流操作，当吸收剂的比用量增大时，则出塔吸收液浓度下降，吸收推动力减小. *答案* × 6. 对于大多数气体的稀溶液，气液平衡关系服从亨利定律。亨利系数(Ep/x)随温度的升高而增大，而溶解度系数(HC/p)随温度的升高而减小。*答案* 7.液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。 *答案* × 8.在一般情况下，混合气体的有关计算可按理想气体方程和道尔顿分压定律进行。其气体组分的体积分率等于其摩尔分率，亦等于其分压分率。*答案* 9. 填料塔中填充大量填料以提供气液接触面积。吸收速率取决于填料的比表面积。填料的比表面积越大，吸收速率越大。 *答案* × 10. 吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。 *答案* × 11. 在吸收塔中，溶质气体在混合气中的分压，大于与吸收剂中溶质浓度成平衡的分压时，则发生吸收。*答案* 12.吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，此时推动力也最小。 *答案* 13.由于温度对溶解度系数有影响，温度升高，溶解度系数越小，所以升温有利于解吸。 *答案* 14.惰性气体和吸收剂在吸收过程的前后的摩尔量是不变的*答案* 15.对于溶解度甚大的气体吸收，为强化吸收过程，则应从减小液膜阻力入手，其效果才显著。 *答案* × 16.在吸收中，不被吸收的组分称为惰性气体。() 17.相平衡常数大的气体，溶解度也大。 18.气相中可吸收组分在液相中的吸收速率与两相间的吸收面积和过程推动力成正比。 19.气体在溶剂中的溶解度不随着温度和压力的变化而变化。 20双膜理论在任何情况下，对吸收操作都适用。 7 21.当气体溶解度很大时，吸收过程属于液膜控制。 22.在吸收操作中，吸收剂是从塔底部进入吸收塔中。 23.在吸收过程中，随着过程的进行，不溶性气体和吸收剂的量是不变的。 四、问答题 1. 求取最小液气比有何意义?适宜液气比如何选择?增大液气比对操作线有何影响? *答案* 溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时，欲达到分离要求需填料层高度无穷大，所以在最小液气比时，吸收操作只在理论上才能进行。当液气比比最小液气比还小时，有一部分操作线会在平衡线之下，吸收在理论上都行不通了，而为脱吸了。与解吸的分界线。适宜液气比常在最小液气比的1.1-1.5倍范围内。 增大液气比，操作线更远离平衡线，越加有利于吸收 2. 什么叫液泛现象？ *答案* 当气速增大，使气、液间的摩擦阻力增大至足以阻止液体下流，至使液体充满填料层空隙，先是塔顶部积液，继而蔓延全塔，液体被气流带出塔顶，吸收操作完全被破坏。此现象叫液泛现象。 3.双膜论的主要论点有哪些？并指出它的优点和不足之处。 *答案* 论点：1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两侧分别各有一稳定的气膜和液膜，吸收质以分子扩散的方式通过此两膜； 2）在两膜层以外的气液两相主体中，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度基本上是均匀的、全部浓度变化集中在两膜层中，即阻力集中在两膜层内： 3）在相界面处，气液两相达平衡，即界面上没有阻力。实验证明，在气速较低时，用双膜理论解释吸收过程是符合实际情况的，即提高速度，可增大吸收速率已为实践所证实。根据这一理论的基本概念所确定的吸收速率关系，至今仍是填料吸收塔设计计算的主要依据。 但当速度较高时，气液两相界面就处于不断更新的状态，并不存在稳定的气膜和液膜，界面更新对吸收过程是一重要影响因素，双膜论对于这种情况并无考虑进去，这是它的局限性。 4.欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？ *答案* 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，可使回收率提高；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。 2004-化学吸收与物理吸收相比有何优点 高的吸收选择性； 较高的吸收速率； 反应增加了溶质在液相的溶解度，减少了吸收用量； 降低平衡浓度ye，可较彻底除去气相中很少量的有害气体。 2009-什么是传质单元数NoG和传质单元高度HoG，两者分别于哪些因素有关 传质单元数NoG反映分离任务的难易，与物质的相平衡以及进出口的含量条件有关，与设备性能无关。 传质单元高度HoG表示完成一个传质单元所需的塔高，是吸收设备效能高低的反8 映。HoG与气液量的大小和总体积吸收系数有关。 指导-对流传质的三个重要传质数学模型： 有效膜理论：气液界面两侧各存在一层静止的气模和液膜，全部传质阻力集中在该两层静止膜中。属于稳态传质。KL与扩散系数D成正比。 溶质渗透理论：流体在下流的过程中，每隔一段时间发生一次完全的混合，使液体的浓度均匀化。属于非定态传质。KL 与扩散系数D0.5成正比。 表面更新理论：液体在流动过程中表面不断更新。属于非定态传质。KL与扩散系数D成正比。 指导-吸收的目的和基本依据是什么？吸收的主要操作费用花费在哪里？ 目的是分离气体混合物； 依据是气体混合物中各组分在溶剂中的溶解度不同； 操作费用主要为：气液两相流经吸收设备的能耗；溶剂再生费用；溶剂损失 2-选择吸收溶剂的主要依据是什么？什么是溶剂的选择性？ 溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低，损失小 溶剂对溶质溶解度大，对其他组分溶解度小 3-工业吸收过程气液接触的方式有哪两种？ 级式接触；微分接触 4-漂流因子有什么含意？等分子反向扩散时有无漂流因子？为什么？ 表示了主体流动对传质的贡献 无漂流因子，因为没有主体流动 5-修伍德数，施密特数的物理含意是什么 表征对流传质速率与扩散传质速率之比 表征动量扩散系数与分子扩散系数之比 6-传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别 表面更新理论考虑到微元传质的非定态性 7-传质过程中，何种情况为气相阻力控制？何种情况是液相阻力控制？ mky<<kx时，气象阻力控制；mky>>kx时，液相阻力控制 8-低含量气体吸收有哪些特点 G，L为常量；等温过程；传质系数沿塔高不变 9-什么是返混 少量流体自身由下游返回至上游的现象 10-吸收剂的进塔条件有哪三个要素？操作中调节这三要素，对吸收结果有何影响？ T，X2，L T下降，X2下降，L上升均有利于吸收 11-.高含量气体吸收的主要特点有哪些？ G，L沿程变化；非等温；传质分数与浓度有关 12-化学吸收过程中，何时成为容积过程？何时成为表面过程？ 快反应使吸收成表面过程；慢反应使吸收成容积过程 13-何谓最小液气比，操作性计算中有无此类问题 指完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。无 五、计算题 1、在吸收塔中用清水吸收混合气中的SO2，气体流量为5000m3/h，其中SO2占10%，要求SO2的回收率为95%。气液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2在两相间的平衡关系近似为Y*=26.7X，若用水量为最9 小用水量的2倍，试求用水量为多少Kg/h？ 解： 已知y1=0.1 A=0.95 Vh=5000 m3/h 则 Y1=0.1/=0.111 Y2= Y1=0.111=0.00555 惰性气体流量V=5000/22.4=2000.88Kmol/h Lmin=200.88/=5095.32 Kmol/h L=2 Lmin=2×5095.32=10190.64 Kmol/h=10190.64×18=183431.52Kg/h 即用水量为183431.52Kg/h 2、在逆流操作的吸收塔中，于101.3KPa、25下用清水吸收混合气中的H2S，将其浓度由2降至0.1。该系统符合亨利定律。亨利系数E=5.524×10 KPa。若取吸收剂用量为理论最小用量的1.5倍，试计算操作液气比L/V及出口液相组成X1。 解：已知y1=0.02 y2=0.001 E=5.52×104 KPa P=101.33 KPa 则Y1=0.02/=0.0204 Y2=0.001/=0.001 m=E/P =5.25×104/101.33=544.75 min=/=/ =517.5 L/V=1.5 min=1.5×517.5=776.25 又据全塔物料衡算 L=V X1=X2=2.5×10-5 即操作液气比L/V为776.25 出口液相组成X1为2.5×10-5 3、某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底气体进气浓度为 0.026，塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为0.5 atm，操作压力0.95 atm，平衡关系和操作关系均为直线关系。水用量为0.1m3.h-1，混合气中空气量为100m3.h-1。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。 解：方法1： Y1 = 0.026, Y2 = 0.0026，m = E/P = 0.5/0.95 = 0.526 Ls /GB = 0.1×1000/18/(100/22.4) = 1.244 GB /A = (100/22.4)/(/4×0.22) = 142.1 kmol.m-2.h-1 X1 = ( Y1 - Y2)/(Ls / GB) = (0.026-0.0026)/1.244 = 0.0188 Y1 = Y1 Y1e = 0.026-0.526×0.0188 = 0.0161 Y2 = Y2 Y2e = 0.0026 Ym = (Y1-Y2)/ln(Y1/Y2) = 0.00741 NOG = (Y1-Y2)/Ym = 3.16 Y /Z）×NOG = 142.1/1.2×3.16 = 374. 2 kmol.m-3.h-1 10 方法2： A = /m = 1.244/0.526 = 2.365 NOG = A/(A-1)×ln(1-1/A)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+1/A = 2.365/1.365×ln(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365 = 3.16 Y 37.42 kmol.m-3.h-1 4、在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A 。入塔气体中A 的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。 已知操作条件下的解吸因数为0.8 ，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03。 试计算： (1) 操作液气比为最小液气比的倍数； (2) 出塔液体的浓度； (3) 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG。 解： y1 = 0.03 , x1e = 0.03 ，所以m = 1 (L/G)min = (y1-y2)/(y1/m) = m = 0.95 S = m/(L/G)， L/G = m/S = 1/0.8 = 1.25 (L/G)/(L/G)min = 1.25/0.95 = 1.316 x1 = (y1-y2)/(L/G) = (0.03-0.03(1-0.95)/1.25 = 0.0228 NOG = 1/(1-S)ln(1-S)Y1/Y2+S = 7.843。 5、常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯，吸收率为99。混合气量为53kmol.h-1。入塔气中含苯2，入塔煤油中含苯0.02。溶剂用量为最小用量的1.5倍。在操作温度50下，相平衡关系为y = 0.36x，总传质系数Kya 0.015kmol.m-3.s-1。塔径为1.1米。试求所需填料层高度。 解： y1 = 0.02，y2 = 0.02×1%=0.0002 x1e = y1e/m = 0.02/0.36 = 0.0556，x2 = 0.0002 (L/G)min = (y1-y2)/(x1e-x2) = (0.02-0.0002)/(0.0556-0.0002) = 0.3574 L/G = 1.5(L/G)min = 1.5×0.3574 = 0.536 x1 = x2 + (y1- y2)/(L/G) =0.0002+(0.02-0.0002)/0.536 = 0.0371 y1 = y1 mx1 = 0.02-0.36×0.0371 = 0.00664 y2 = y2 mx2 = 0.0002-0.36×0.0002 = 0.000128 ym = (0.00664-0.000128)/ln(0.00664/0.000128) = 0.00165 NOG = (y1-y2)/ym = (0.02-0.0002)/0.00165 = 12 HOG = G/(y) = 53/3600/(/4×1.12 )/0.015 = 1.033 m Z = HOG×NOG = 1.033×12 = 12.4 m 6、有一逆流填料吸收塔, 塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔气体量为100kmol.h-1，溶质浓度为0.01，回收率要求达到90%，液气比为1.5 ，平衡关系y = x。试求： (1) 液体出塔浓度；(2) 测得气相总体积传质系数Kya = 0.10 kmol.m-3.s-1，问该塔填料层高度为 多少？提示：NOG = 1/(1-S)ln(1-S)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S 解： y1 = 0.01 y2 = y1(1-) = 0.01(1-0.9) = 0.001 L/G=(y1-y2)/x1， x1 = (y1-y2)/(L/G) = (0.01-0.001)/1.5 = 0.006 HOG = G/Kya = /0.1=1.415 m NOG = 1/(1-S)ln(1-S) y1/ y2+S S = m/(L/G) = 1/1.5 = 0.667 NOG = 4.16 Z = HOG×NOG = 1.415×4.16 = 5.88 m。 11 7、用清水吸收氨空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度y1 0.01，吸收率90，气液平衡关系y = 0.9x。试求：溶液最大出口浓度；最小液气比；取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时，气相总传质单元数为多少？气相总传质单元高度为0.5m时，填料层高为几米？ 解： 已知 y1 0.01，=90%，y2 = y1(1-) = 0.01(1-0.9) = 0.001 x2 = 0，x1 = y1/0.9 = 0.01/0.9 = 0.0111 (L/G)min = (y1-y2)/(x1e-x2) = (0.01-0.001)/= 0.811 L/G = 2 (