化工原理吸收習題朱

一、填空氣體吸收計算中，表示設備（填料）效能高低的一個量是傳質單元高度任務難易程度的一個量是傳質單元數(shù)在傳質理論中有代表性的三個模型分別雙膜理論溶質滲透理論、表面更理論。如果板式塔設計不合理或操作不當，可能產(chǎn)生 嚴重漏液嚴重泡沫夾帶及 液等不正?，F(xiàn)象，使塔無法工作。在吸收塔某處，氣相主體濃度 y=0.025，液相主體濃度x=0.01，氣相傳質分系數(shù)k=2kmol/hK=1.5kmol/hy應為0.0。y y i平衡關系y=0.5x。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塔低達到平衡。單向擴散中飄流因A>1 。漂流因數(shù)可表示為 PP BM

，它反由于總體流動使傳質速率比單純分子擴散增加的比率。在填料塔中用清水吸收混合氣中HCl，當水量減少時氣相總傳質單元數(shù)NOG增加。一般來說，兩組份的等分子反相擴散體現(xiàn)精流單元操作中，而A組份通過B組份的單相擴散體現(xiàn)吸收操作中。板式塔的類型 泡罩塔浮閥塔篩板塔（說出三種；板式塔從總體上看汽兩相逆流接觸，在板上汽液兩相錯流接觸。dCJA

DAB

A Ddz（增大、減小（增大、減小。易溶氣體溶液上方的分小，難溶氣體溶液上方的分大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。壓力減小,溫度升高,將有利于解吸的進行；吸收因素A=L/mVA>1達到平衡。m=1，氣膜和液膜體積吸收系數(shù)分別為kya=2×10-4kmol/m3.s,kxa=0.4kmol/m3.s,控100%易溶氣體。二、選擇根據(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系數(shù)B 。A大于液相傳質分系數(shù) B近似等于液相傳質分系數(shù)C小于氣相傳質分系數(shù) D近似等于氣相傳質分系數(shù)單向擴散中飄流因A 。A>1 B<1 C=1 D不一定在吸收塔某處，氣相主體濃度 y=0.025，液相主體濃度x=0.01，氣相傳質分系數(shù)ky=2kmol/h氣相傳質總y=1.5kmol/h則該處氣液界面上氣相濃度yi應為B平衡關系y=0.5x。A 0.02 B 0.01 C 0.015 D 0.005已知SO2水溶液在三種溫度t1、、t3下的亨利系數(shù)分別為E1=0.0035atmE2=0.011atm、E=0.00625atm，則A3t<t

t>t

t>t

t<t1 2 3 2 1 2 3 1A<1B達到平衡。A 塔頂 B 塔底 C 塔中部 D 不確定HOGA增大 B減小 C不變 D不能判斷

將C，NOG

將A。吸收塔的設計中，若填料性質及處理量（氣體）一定，液氣比增加，則傳質推動A傳質單元B ，傳質單元高C ，所需填料層高度 B 。A增大 B減小 C不變 D不能判斷料塔中用清水吸收混合氣中NH3N A .OGA增加 B減少 C不變 D不確定三、計算某填料塔用水吸收混合氣中丙酮蒸汽。混合氣流速為 V=16kol/(hm2)，操作壓力P=101.3kPa。已知容積傳質系數(shù)k

a64.6kmol/(hm3)，ky

a16.6kmol/(hm3)，相平衡關系為pA

4.62cA

（式中氣相分壓pA

kPa，平衡濃度單位是kmol/m3。1容積總傳質系數(shù)解：（1）由亨利定律

ay

（2液相阻力占總傳質阻力的百分數(shù)。OGPExHcHc x ymxMmHcM

/P4.62c101.3

0.0456cMkakacx L

16.6cM

kmol/hm3m 0.0456c M 2.75103hm3/kmolka 16.6cx M 1 1 = 2.751030.0182hm3/kmolKa ka ka 64.6y y xKa54.9kmol/hm3y V 16H V 16OG Ka 54.9y（1）液相阻力占總阻力的百分數(shù)為：m/k 1/Ky

a2.75 103a2.75 103a 0.0182低含量氣體逆流吸收，試證：1 yN ln 1OG 1

mV y2L式中y1

y y

為塔底的吸收推動力；y2

y y

為塔頂?shù)奈胀苿恿?。證明：由物料衡算得：xx2

V(yy)L 2低濃度吸收 ye

mxy mxe

mV(yy)L 2N

1

1 dyy dyOG y yy2 e

yy2ymx2

1mV(yy)L 21 y dyy2mV)y(mVyL L 2

mx)2

mV)

mV

mx 1

L 1 L 2 21mV y 12 2L(x1

Lx)V(y2

y)2mVL

y 1 L

y mx2

mx11 y mx 1 y2得 N ln 1 1 ln 12OG 1mV

y

1mV y2 22 2某填料吸收塔用含溶質x 0.0002的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采用液氣比2L/V=3，氣體入口質量分數(shù)y1

0.01回收率可達0.90。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x0.00035，試求：2下降至多少？液相出塔摩爾分數(shù)x升高至多少？1解：（1）y2y1)0.010.9)0.0011 m 20.667A L/V 1

1 y mx 1N ) 1 1]OG 11A

A y mx A2 2= 1 0.667)

0.010.0002

0.667]5.3810.667 0.0010.00022當x2上升時，由于H不變，HOG不變N H/HOG

也不變，即5.38 1 0.667)0.010.0003520.667]10.667 y2

0.000352y0.00131 2

y 0.010.0013y1

0.01V(y y)L(xx)1 2 1 2xV(y y)x1 L 1 2 2=1(0.010.0013)0.000350.003253有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h含量由50.04（。填料塔直徑為0.8，填料層體積為33，平衡關系為Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。問出塔氨水濃度為出口最大濃度的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）0.05 0.0004解（）

0.05263 Y 0.00041 10.05200 273

2 10.0004惰性氣體流量 V

0.05)7.69kmol/22.4 301YX1 0.0376 X 0.80XY1 m 1.4 1 1VY) 7.69(0.052630.0004)L 1 2 13.34kmol/hX X1 2

0.03010YY

0.052631.40.03010.010461 1 1YY 0.00042 2 YYY m

1Y2

0.00308lnY2Z

V(Y1

Y) 7.69(0.052630.0004) 6.74m2K Y 38.50.7850.820.003082Ya m該塔現(xiàn)有填料層高度 Z

3 6m0.7850.82因為 ZZ 所以該塔不適合。（2）吸收劑用量增大10%時L1.113.3414.67kmol/h VY) 7.69(0.052630.0004)L 2 XX1 2

X1

14.67kmol/hX0.02741YYmX0.052631.40.02740.014241 1 1YY 0.00042 2Ym

0.014240.00040.00387ln0.014240.0004 VY) 7.69(0.052630.0004)Z 1 2 5.36mK YYa m

38.50.7850.820.00387因為 ZZ 所以該塔適合。一填料塔用清水逆流吸收混合氣中的有害組分1.5，進塔混合氣組成為0.0A的摩爾分率，下同，出塔尾氣組成為0.005，出塔水溶液濃度為0.012，操作條件下平衡關系為Y=2.51）液氣比為最小液氣比的多少若氣液流量和初始組成不變，要求尾氣濃度降至求此時填料層高度為若干米？（）Y 0.041 1

0.0417 Y2

0.00531

0.00533X 0.00128 0.012971 10.00128YY 0.04170.00533L/V

1 2X X1

2.8040.012970YY YY 0.04170.00533(L/V) 1 2 1 2 2.18min

XX1

Y/m 0.0417/2.51(L/V)則

(L/V

min

2.8042.181.286(2）所需填料層高度？ZH N SmV/L2.5/2.8040.892OG OG1 YmXN S)1 2S]OG 1S Y2

mX2 1

0.0417

0.892]10.892 0.0053305.11故 ZH N 1.55.117.67m(3)此條件下的填料層高度。Y 0.0033 0.003312 1 1

YmXN S)1 2S]OG 1S Y mX2 1

20.0417

0.892]10.892 0.0033107.52ZHOG

NOG

1.57.5211.28m6在一逆流操作的吸收塔內(nèi)用吸收劑吸收混合氣中的溶質 A?；旌蠚獾哪柫髁繛?05kmol/，溶質濃度為0.05（摩爾分率，下同，回收率為95。進入系統(tǒng)的吸收液量為65kmol/h，其中溶質濃度為0.01。操作壓強為202.7kPa，操作溫度下的溶液的亨利系數(shù)kPa，要求：在Y-X算氣相總傳質單元數(shù)；654321Y=0.08X0654321Y=0.08X00.020.040.060.080.1X過程的操作線并求出氣相傳質單元數(shù)。 0.0X及N1

的計算

0.0進入吸收塔的惰性氣體摩爾流量為：V1050.05)99.75kmol/h

0.0Y0.00.00.00進塔氣體中溶質A的濃度為：Y 0.05 0.052631 10.05出塔氣體中溶質A的濃度為：Y Y2

)0.52630.95)0.00263A進塔純?nèi)軇┑哪柫髁繛椋篖6564.35kmol/h進塔吸收劑中溶質的濃度為：

原操作線Y 0.01 0.01011 10.01E物系的相平衡常數(shù)： m

16.2

0.08P 202.7脫吸因數(shù) SmV/L0.1439.88/7.9560.7對全塔作溶質A的物料衡算可求得塔低吸收液中溶質濃度為：X X1 2

V L

Y)0.01012

99.75(0.052630.00263)0.087664.35根據(jù)(X,Y1 1

和

,Y)1中畫出原操作線。2 2附圖1氣相總傳質單元數(shù)可由下式計算，即：1 YmXmX0.052630.080.0101線2循環(huán)操作mX0.052630.080.0101線2循環(huán)操作OG 1S Y2

S] 1 0.124) 0.124]10.124 0.002630.080.01013.676吸收液部分循環(huán)時的情況 XL2根據(jù)題意畫出如本題附圖2所示的流程圖。 VY2循環(huán)吸收液的摩爾流量用L表示，其中純?nèi)軇┑腞流量為L ，對整個系統(tǒng)作溶質的物料衡算可知X不R 1變，即X 0.08761則 LLR

X) L1 RL 20 18.39kmol/hR 10.0876新鮮吸收液與循環(huán)吸收液混合后的濃度X為： VY2 1LX L X2 R

(LR

L)X XL2 164.350.010118.390.0876(64.3518.39X 附圖22解得 X0.02732因要保持回收率不變，故Y2

0.00263SmV/L0.0899.75/(64.3518.39)0.0964吸收液部分循環(huán)時的傳質單元數(shù)為：N 1 1 S)N 1

S]OG 1S Y2mX2 1 0.0964)0.052630.080.02730.0964]10.0964 0.002630.080.02735.12NOG已知吸收過程為氣膜控制，液體流量對H 的影響可忽略不計，故在吸收液有部分循OG環(huán)情況下，要達到同樣的回收率，需較高的填料層。

,Y和(X,Y

)可在本題附圖1上畫出相應的循環(huán)操作線。1 1 2 2由圖可看出，操作線與平衡線之間距離變小，也即吸收推動力變小了。7某逆流操作的吸收塔，用清水洗去氣體中的有害組分。已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Y=0.03，Y=0.002，液體出口濃度X=0.015（均為摩1 2 1爾比）操作液氣比L/）氣相總傳質單元高度H（）如果限定氣體出口OGY=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？2）操作液氣比L/；YY 0.030.002L/V

1 2X X1

1.870.0150（2）氣相總傳質單元高度H，OG因 ZH N SmV/L1.4/1.870.749OG OG1 YmXN S)1 2S]OG 1S Y2

mX2 1

0.03

0.749]10.749 0.00206.004故 HOGZ/NOG9/61.5ZZ？由題意知Y=0.0015 其它條件不變，則 H2 新情況下的傳質單元數(shù)為：

1.5不變 1 YmXN S)1 OG 1S Y mX

S]2 1

20.03

0.749]10.749 0.001506.98ZH N故 OG

1.56.9810.47mZZ10.4791.47m8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X0，Y=0.004，塔底X=0.008，Y=0.02，求：2 2 1 1氣相總傳質單元高度；操作液氣比為最小液氣比的多少倍；由于法定排放濃度Y0.002，所以擬將填料層加高，若液氣流量不變，傳質2單元高度的變化亦可忽略不計，問填料層應加高多少？解:（1）氣相總傳質單元