吸收.docx
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吸收
吸收
一、填空题：
1.20℃时,CO2气体溶解于水的溶解度为0.878（标）m3m-3（H2O）,此时液相浓度C=___1.0.0392_____kmol.m-3液相摩尔分率xA=__0.000705_______.比摩尔分率XA=0.000706__________.
2.用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为_y=mx______.在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为69.6mmHg,与之平衡的氨水浓度为10（kgNH3/100kgH2O）.此时m=_0.957_____.
答案：
3用气相浓度△p为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的传质速率方程为__________NA=kG（p-pi）________________,以总传质系数表达的传质速率方程为_______NA=KG（p-pe）________________.
4.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______NA=kY（Y-Yi）_,以传质总系数表达的速率方程为__NA=KY（Y-Ye）__________.
5用亨利系数E表达的亨利定律表达式为_Pe=Ex______.在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为50mmHg,与之平衡的氨水浓度为7.5（kgNH3/100kgH2O）.此时亨利系数E=___680mmHg_____,相平衡常数m=___0.894___.
6.在常压下,20℃时氨在空气中的分压为166mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率yA=___0.218_____,比摩尔分率YA=___0.279____.
7.用△y,△x为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时传质总系数Ky与分系数kx,ky的关系式为___1/Ky=1/ky+m/kx______________,Kx与kx,ky的关系式为___1/Kx=1/（m.ky）+1/kx8.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________.
答案：
1.733
9.吸收过程主要用于三个方面:
__________,___________,____________
答案：
制备产品分离气体混合物除去气体中的有害组分
10.质量传递包括有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿______＿＿＿等过程。
答案：
吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥。
11.吸收是指＿＿＿＿＿＿＿__＿＿的过程，解吸是指＿＿＿＿＿_________
＿＿＿＿＿的过程。
.
答案：
用液体吸收剂吸收气体，液相中的吸收质向气相扩散。
12.吸收质是指＿＿＿＿＿＿＿＿；而吸收剂则是指＿＿＿＿＿____＿＿；惰性组分是指＿＿＿___________＿＿＿＿＿＿。
答案：
被液体吸收的组分，用于吸收的液体，不被吸收剂吸收的组分。
13.吸收一般按有无化学反应分为＿＿＿＿＿＿＿＿，其吸收方法分为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案：
物理吸收和化学吸收；喷淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。
14.气液两相平衡关系将取决于以下两种情况：
（1）若pe〉p或C〉Ce则属于＿＿过程
（2）若p〉pe或Ce〉C则属于＿＿过程
答案：
（1）解吸；
（2）吸收。
15.扩散速率的费克定律公式是＿＿＿＿＿＿，式中每项＿＿＿___________
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案：
JA=-DdcA/dz,J组分A的扩散通量kmol/（m2s）
D扩散系数m2/s,dcA/dz组分的浓度梯度kmol/m2
16.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。
答案：
双膜的扩散速率，减少气膜、液膜厚度。
17.气相吸收速率方程式中kG是以＿＿＿表示气膜传质推动力的气膜传质系数；而kL是以＿＿＿表示液膜传质推动力的液膜传质分系数。
答案：
.p－piCi－C
18.吸收中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数＿＿＿＿___（增大，减小，不变），传质推动力＿＿___（增大，减小，不变）
答案：
减小增大
19.吸收过程物料衡算时的基本假定是：
（1）＿＿＿＿＿＿＿＿____________
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案：
.⑴气相中惰性气体不溶于液相⑵吸收剂不挥发
20.对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E＿＿＿＿，相平衡常数m＿＿＿＿，溶解度系数H＿＿_＿。
答案：
不变；减少；不变
21.1.实验室用水逆流吸收空气中的CO2，当水量和空气量一定时，增加CO2量，则入塔气体浓度________，出塔气体浓度______,出塔液体浓度________.
2.吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于__________________和______________________________之差。
答案：
1.增加；增加；增加
2.气相主体摩尔浓度；同液相主体浓度相平衡的气相浓度
22.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。
答案：
减少；靠近
23.当温度增高时，溶质在气相中的分子扩散系数将＿＿＿，在液相中的分子扩散系数将＿＿＿＿。
答案：
增加；增加
24.对于难溶气体，吸收时属于＿＿＿＿＿＿控制的吸收，强化吸收的手段是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿_____＿＿。
答案：
液膜、增大液相侧的传质分系数或液流湍动程度。
25.当吸收平衡线为斜率m的直线时，则1/KX＝1/kX＋_＿＿＿。
若为液膜控制，则KX＝＿＿＿。
答案：
1/（mky）；kx
26.气体的溶解度随-_____的升高而减少，随______的升高而增大，所以______________对吸收操作有利。
答案：
温度、压力、加大压力和降低温度
27.双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的________和________之中。
答案：
气膜、液膜
28.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_________。
答案：
传质面积
29.一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是____________________________
答案：
使两相传质平均推动力大，从而可减小设备尺寸；提高吸收效率和吸收剂使用率。
____________________________________________。
30.填料应具有较_____的__________，以增大塔内传质面积。
答案：
大，比表面积
31.传质的基本方式有：
__________和_________。
答案：
分子扩散，涡流扩散
32.在Y—X图上，脱吸操作的操作线在平衡线之_____________。
答案：
下方
33.吸收一般按有无化学反应分为_____________________。
答案：
物理吸收和化学吸收
34填料塔的喷淋密度是指_____________________________。
答案：
单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。
35.吸收速率方程NG=_________（p－p*）
答案：
KG
36.利用吸收操作分离气体混合物是以混合气中各组分在某一液体吸收剂中的_________不同作为依据的。
答案：
溶解度
37.填料吸收塔正常操作时,气相为＿＿＿＿相；液相为＿＿＿＿相；而当出现液泛现象时，则气相为＿＿＿＿相，液相为＿＿＿＿相。
答案：
连续；分散；分散；连续
38.吸收剂用量增加，操作线斜率＿＿＿＿，吸收推动力＿＿＿＿。
（增大，减小，不变）
答案：
增大、增大
39.溶解度很大的气体，吸收时属于＿＿＿＿控制，强化吸收的手段是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
答案：
气膜，增大气相侧的传质分系数或气流湍动程度。
40.化工生产中吸收可应用在1、＿＿＿＿＿＿，2、＿＿＿＿_____________
＿＿＿，3、＿＿＿＿＿。
答案：
制取液体产品，回收和分离有用组分，净化气体。
二、选择题：
1.为使脱吸操作易于进行，通常可采用（）或（）。
A.升温；B.加压；C.减压；D.降温；
答案：
1AC
2.亨利定律是一个稀溶液定律，其亨利系数E值愈小，表明该气体的溶解度（）；温度升高，E值（）。
A.愈大；B.不变；C.愈小；
答案：
A、A
3.升温会使气体在液体中的溶解度（），对吸收操作（）。
答案：
A.有利；B.变大；C.变小；
D.不利；E.不变；F.无影响；
答案：
C、D
4. 对于具有中等溶解度的气体吸收过程，要提高吸收系数，应想法减小（）的阻力入手。
A.气膜；B.气膜和液膜；
C.液膜；D.相界面上；
答案：
B
5.在Y—X图上，吸收操作线总是位于平衡线的（）。
A.上方；B.下方；C.重合线上；
答案：
A
6.对吸收操作影响较大的填料特性是（）。
A.比表面积和自由体积；B.机械强度；
C.对气体阻力要小；
答案：
A
7.填料塔的吸收面积等于（）。
A.塔内填料总表面积；B.塔的截面积；
C.塔内润湿的填料表面积。
答案：
C
8.（），对吸收操作有利。
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；
答案：
A
9. 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.气膜；B.kX；C.气液膜同时；D.kY；
E.液膜；F.KX；
答案：
A、D
10.吸收速率公式中，当用Xi-X作吸收推动力时，其对应的吸收系数为（）。
A.KXB.kXC.kY
答案：
B
11.吸收速率公式中，吸收系数为ky时，其对应的吸收推动力为（）。
A.Y－Yi；B.Y－Ye；C.p－pi；
答案：
B
12.吸收速率公式中，当用p－pe（或p－p*）作吸收推动力时，其对应的吸收系数为（）。
A.Kg；B.Kp；C.kG；
答案：
C
13.根据双膜理论，吸收质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为（）。
A.两相界面存在的阻力；B.气液两相主体中的扩散的阻力；
C.气液两相滞流层中分子扩散的阻力；
答案：
C
14.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（）。
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。
答案：
D
15.在吸收操作的物料衡算式中，V是表示单位时间所处理的（）
A.混合气体的体积；B.混合气体的摩尔流率；
C.惰性气体的摩尔流率
答案：
C
16.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（）。
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。
答案：
D
17.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KG将（），出塔液体中CO2浓度将（）。
A.增加、B.减少、C.不变
答案：
BAB
18.低浓气体吸收中，已知平衡关系y＝2x，kxa＝0.2kmol，kya＝2×10-4kmol.-3.-1，则此体系属_______（A气膜；B液膜；C气、液双膜）控制总传质系数近似为kya＝（）kmol.-3.-1。
A.2,B.0.1,C.0.2,D.2×10-4
答案：
A
19.对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H将（），亨利系数E将（）。
A.增加B.减少C.不变
答案：
C
20.在吸收传质过程中，它的方向和限度，将取决于吸收质在气－液两相平衡关系，若要进行吸收操作，则应控制（）
A.p〉peB.p〈peC.p＝pe
答案：
A
21.萃取时组成在三角形相图上的表示方法为：
三角形任一边上的任一点代表（）
A.三元混合物；B.二元混合物；C.纯组分
答案：
B
22.萃取剂的选择性系数用（）表示
A.k;B
;C.
;D.
答案：
B
三、判断题：
1.2.√、√、√3.4.√
5.√、√6.√、√7√8.√
9．√10.√11.×12.√
13.×14.×15.√16．×
17.√18.×19.√20.√
21．×
1.对本校的吸收实验中，欲要较明显地提高吸收系数，可用增大气相流速的方法来达到。
（）
答案：
√
2. 在选择吸收塔用的填料时，应选比表面积大的（），空隙率大的（）和填料因子大的（）填料才好。
答案：
√√√
3.填料吸收塔的吸收面积，即为塔的截面积。
（）
答案：
×
4.泛点气速是填料吸收塔空塔速度的上限。
（）
答案：
√
5.在进行吸收操作时，在塔内任一截面上，吸收质在气相中的分压总是高于其接触的液相平衡分压的，（）所以在Y—X图上，吸收操作线的位置总是位于平衡线的上方。
（）
答案：
√√
6.按双膜理论，在相界面处，吸收质在气液两相中的浓度达平衡（），即认为界面上没有阻力。
（）答案：
√√
7.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：
√
8.减压和升温，使气体的溶解度下降，故减压升温有利于解吸操作。
（）
答案：
√
9.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：
√
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，此时推动力也最小。
（）
答案：
√
11.选用不同结构的填料时，填料提供的比表面积越大，越有利于吸收，不利于解吸。
（）
答案：
×
12.选用不同结构的填料时，填料提供的比表面积越大，相同条件下，所需填料层高度越低。
（）
答案：
√
13.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：
×
14.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：
×
15.对于逆流操作的填料吸收塔，当气速一定时，增大吸收剂的比用量（即液气比），则出塔溶液浓度降低，吸收推动力增大。
（）
答案：
√
16.亨利定律的表达式之一为pe＝Ex，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：
×
17.鼓泡吸收是气体分散成气泡通过液体，因此，气体为分散相，液体为连续相（）。
答案：
√
18.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：
×
19.吸收操作线的方程式，斜率是L/V（）。
答案：
√
20.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：
√
21.（）萃取后含萃取剂S多的一相称为萃余相。
答案：
×
四、问答题：
1.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（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。
2.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。
3.填料吸收塔内的填料，液体喷淋装置和液体再分布器的作用是什么？
答案：
（1）填料一提供气液两相的传质面积；
（2）液体喷淋装置一使液体在塔内分布均匀，使填料表面被液体充分润湿；
（3）液体再分布器一用以减少液体在填料层内壁流效应，将沿壁下流的液体导向填料层内。
4.什么叫液泛现象？
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。
5.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（或理论塔板数）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。
6.提高吸收速率应采取哪些措施?
答案：
由NA＝Ky（ｙ－ｙe）看出，为了提高NA，必须增大吸收系数和吸收推动力。
1.增大湍动程度；2.增大气液接触是为了增大吸收系数。
3.增大液气比是为了提高推动力。
7.亨利定律有哪几种表达式?
它们只适合于什么场合?
答案：
ｐe＝Ex，ｐe＝C/H，ye＝mx
E称为亨利系数，H称为溶解度系数，m称为相平衡常数。
它们只适合于稀溶液的情况。
8.什么叫吸收操作?
举例说明吸收操作在化工生产中的应用。
答案：
.利用混合气体各组分对某溶剂具有不同的溶解度，从而使气体混合物得以分离的过程。
例如焦炉气中氨的分离，氯化氢气体用水吸收生产盐酸，合成氨工业中用铜氨溶液吸收原料气中的CO、CO2、H2S等有害气体。
9.吸收推动力是什么?
有哪些表示方法?
答案：
吸收推动力就是吸收质的分压差或浓度差。
表示方法有：
分压差浓度差，还有气相和液相比摩尔分率差，气相和液相摩尔分率差，具体表达式：
N＝kyA（ｙ－ｙi）＝kxA（ｘi－ｘ）
＝KyA（ｙ－ｙe）＝KxA（Xe－X）
＝kGA（ｐ－ｐi）＝kLA（ｃi－ｃ）
＝KGA（ｐe－ｐ）＝KLA（ｃe－ｃ）
10.吸收传质中的双膜理论的基本点是什么?
答案：
双膜理论的基本点是：
气液相之间有一固定的界面，气相一侧存在气膜，液相一侧存在液膜，气体吸收是吸收质的分子在两层膜中的扩散，由气膜，扩散，穿过界面，再穿过液膜传到液相主体；吸收阻力集中在两层膜内。
两膜以外为气相主体和液相主体，处于充分湍动各点浓度均匀一致；
11.有一填料吸收塔，逆流操作，气体由塔底进入，吸收剂从塔顶淋下，该过程的平衡线与操作线如下图，试将下列有关参数表示在图上。
（1）塔顶、塔底气液组成；
（2）作出最小液气比时的操作线；（3）理论上塔底可获得的最大浓度。
12.多级错流接触萃取操作线方程是依据什么推导出来的？
其斜率如何表示？
答案：
对溶质A作物料衡算得出，其斜率为—
13.萃取溶解度曲线以内的区域为什么区？
以外的区为什么区？
什么是共轭相
答案：
曲线以内为两相区，以外为均相区。
当平衡时，两液相为共轭相。
14.萃取三角形相图的顶点和三条边分别表示什么？
答案：
三角形的三个顶点分别表示纯物质，三角形任一边代表上的任一点代表二元混合物。
15什么是萃取操作的分配系数？
它如何表示？
答案：
在一定的温度下，当三元混合液的两个液相达到平衡时，溶质在E相与R相中的组成之比称为分配系数，以
表示。
16.请说出选择性的含义？
写出用选择性系数表示的萃取平衡方程？
答案：
选择性是指萃取剂S对原料液中两个组分溶解能力的差异。
五、计算题：
1含有10％（体积%）C2H2的某种混合气体与水充分接触，系统温度为30℃，总压为101.3kPa。
试求达平衡时液相中C2H2的摩尔浓度。
答案：
混合气体按理想气体处理，由理想气体分压定律可知，C2H2在气相中的分压为
kPa
C2H2为难溶于水的气体，其水溶液的组成很低，故气液平衡关系符合亨利定律，并且溶液的密度可按纯水的密度计算。
查得30℃水的密度为
=995.7kg/m3
由
故
查表2-1可知，30℃时C2H2在水中的亨利系数
kPa。
故
kmol/m3
分析：
求解本题的关键是熟练掌握亨利定律的表达式和各系数间的关系。
2在总压101.3kPa及30℃下，氨在水中的溶解度为1.72g（NH3）/100g（H2O）。
若氨水的气液平衡关系符合亨利定律，相平衡常数为0.764，试求气相组成Y。
答案：
先求液相组成
由亨利定律，求气相组成
则
分析：
求解本题的关键是熟练掌握亨利定律的表达式及摩尔比的定义。
3.某厂有一填料层高为3m的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。
现测得浓度如下图示（图中浓度均为摩尔分布）,相平衡关系为Y=1.2X。
试求该操作条件下,气相总传质单元高度HOG为多少m？
答案：
∵HOG=Z/NOG
而NOG=（Y1-Y2）/△Ym
Y1=y1/（1-y1）=0.02/（1-0.02）=0.02041;
Y2=y2/（1-y2）=0.004/（1-0.004）=0.004016;
X1=χ1/（1-χ1）=0.008/（1-0.008）=0.008065;
X2=0;
Y1*=1.2X1=1.2×0.008065=0.0097;Y2*=0
∵△Ym=（△Y1-△Y2）/ln（△Y1/△Y2）
而：
△Y1=Y1-Y1*=0.02041-0.0097=0.0107;
△Y2=Y2-Y2*=0.004016-0=0.004016
代入上式得：
△Ym=0.006983
∴NOG=（0.02041-0.004016）/0.0068=2.411
∴HOG=3/2.411=1.244m
4.设计一填料塔，在常温常压下用清水吸收空气一丙酮混合气中的丙酮，混合气入塔流量为100kmol.h-1,含丙酮5%（体积%）,要求吸收率达到95%。
已知塔径0.9m，操作条件下的平衡关系可以用Y=2X表示，气相体积总传质系数KYa=160kmol.-3.h-1.而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的70%。
试求：
（1）耗水量为多少m3.h-1；
（2）所需填料层高度。
（3）用水量是最小用水量的多少倍？
答案：
1）L：
L=V（Y1-Y2）/X1（∵X2=0）
∵V=100（1-0.05）=95kmol.h-1;
Y1=y1/（1-y1）=0
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