化工原理第五章吸收题Word文件下载.docx

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假定传质阻力相当于3mm厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。

2.5一填料塔在常压和295K下操作，用水除去含氨混合气体中的氨。

在塔某处，氨在气相中的组成ya=5%（摩尔百分率）。

液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量NA=10-4[kmol/m2·

S],气相扩散系数DG=0.24[cm2/s],求气膜的当量厚度。

相平衡与亨利定律

2.6温度为10℃的常压空气与水接触，氧在空气中的体积百分率为21%，求达到平衡时氧在水中的最大浓度,（以[g/m3]、摩尔分率表示）及溶解度系数。

以[g/m3·

atm]及[kmol/m3·

Pa]表示。

2.7当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度（或分压）（A）Y增大一倍;

（B）P增大一倍;

（C）Y减小一倍;

（D）P减小一倍。

2.825℃及1atm下,含CO220%,空气80%（体积%）的气体1m3，与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后,

（1）CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少?

（2）刚开始接触时的总传质推动力ΔP,Δx各为多少？

气液达到平衡时的总传质推动力又为多少？

2.9在填料塔中用清水吸收气体中所含的丙酮蒸气,操作温度20℃,压力1atm。

若已知气相与液相传质分系数（简称传质系数）kG＝3.5×

10-4[kmol/（m2.s.atm）],kL=1.5×

10-4[m/s],平衡关系服从亨利定律,亨利系数E=32atm,求KG、Kx、Ky和气相阻力在总阻力中所占的比例。

2.10在一填料塔中用清水吸收混合气中的氨。

吸收塔某一截面上的气相浓度y=0.1，液相浓度x=0.05（均为摩尔分率）。

气相传质系数ky=3.84×

10-4[kmol/（m2.s.Δy）],液相传质系数kx=1.02×

10-2[kmol/（m2.s.Δx）],操作条件下的平衡关系为y=1.34x,求该截面上的:

（1）总传质系数Ky,[kmol/（m2.s.Δy）];

（2）总推动力Δy;

（3）气相传质阻力占总阻力的比例;

（4）气液介面的气相、液相浓度yi和xi。

操作线作法

2.11根据以下双塔吸收的四个流程,分别作出每个流程的平衡线（设为一直线）和操作线的示意图。

2.12示意画出下列吸收塔的操作线。

（图中yb1>

yb2，xa2>

xa1；

yb2气体和xa2液体均在塔与其气、液相浓度相同的地方加入）

习题12附图　

2.13在填料塔中用纯水逆流吸收气体混合物中的SO2,混合气中SO2初始浓度为5%（体积）,在操作条件下相平衡关系y=5.0x,试分别计算液气比为4和6时,气体的极限出口浓度（即填料层为无限高时,塔气体出口浓度）及画出操作线。

2.14在吸收过程中，一般按图1设计，有人建议按图2流程设计吸收塔，试写出两种情况下的操作线方程，画出其操作线，并用图示符号说明操作线斜率和塔顶、底的操作状态点。

习题14附图

设计型计算

2.15用填料塔以清水吸收空气中的丙酮，入塔混合气量为1400[Nm3/h]，其中含丙酮4%（体积%）,要求丙酮回收率为99%,吸收塔常压逆流操作，操作液气比取最小液气比的1.2倍,平衡关系为y=1.68x,气相总传质单元高度HOG=0.5m求:

（1）用水量及水溶液的出口浓度xb

（2）填料层高度Z（用对数平均推动力法计算NOG）。

2.16某工厂拟用清水吸收混合气体中的溶质A,清水用量为4500[kg/h],混合气体量为2240[Nm3/h],其中溶质A的含量为5%（体积%）,要求吸收后气体中溶质含量为0.3%,上述任务用填料塔来完成,已知体积总传质系数KYa为307[kmol/m3.h],平衡关系为y=2x,如塔径已确定为1m,求填料层高度为多少m?

（NOG用吸收因数法）

2.17用填料塔从一混合气体中吸收所含苯。

进塔混合气体含苯5%（体积百分数）,其余为惰性气体。

回收率为95%。

吸收塔操作压强为780mmHg，温度为25℃,进入填料塔的混合气体为1000m3/h。

吸收剂为不含苯的煤油。

煤油的耗用量为最小用量的1.5倍。

气液逆流流动。

已知该系统的平衡关系为Y=0.14X（式中Y、X均为摩尔比）。

已知气相体积总传质系数KYa=125kmol/m3.h。

煤油的平均分子量为170Kg/Kmol。

塔径为0.6m。

试求:

（1）煤油的耗用量为多少Kg/h?

（2）煤油出塔浓度X1为多少?

（3）填料层高度为多少m?

习题17附图

（4）吸收塔每小时回收多少Kg苯?

（5）欲提高回收率可采用哪些措施?

并说明理由。

2.18在逆流操作的填料塔,用纯溶剂吸收混合气体中的可溶解组分。

已知:

吸收剂用量为最小量的1.5倍,气相总传单元高度HOG=1.11m,（HOG=GB/KYa,其中GB---惰性气体的流率，Kmol/m2.s；

KYa---以气相摩尔比差为总推动力的气相体积总传质系数Kmol/m3.s.△Y）,操作条件下的平衡关系为Y=mX（Y、X--摩尔比）,要求A组分的回收率为90%,试求所须填料层高度。

在上述填料塔,若将混合气体的流率增加10%,而其它条件（气、液相入塔组成、吸收剂用量、操作温度、压强）不变,试定性判断尾气中A的含量及吸收液组成将如何变化?

已知KYa∝G0.7。

2.19在常压填料逆流吸收塔中,用清水吸收混合气体中的氨,混合气量为2000m3/h,其中氨的流量为160m3/h,出口气体中氨的流量为4m3/h，操作温度为20℃，平衡关系为Y=1.5X,传质系数KY=0.45Kmol/m2h△Y（均按摩尔比表示）,试求:

（1）吸收率η为多少?

若吸收剂量为最小用量的1.2倍时,求溶液的出口浓度。

（2）已知塔径为1.2m,充25X25X3的乱堆填料拉西环,填料有效比面积约200m2/m3,求填料层高度。

（3）若使V、Y、η、X1不变,而使吸收剂改为含氨0.1%（mlo%）的水溶液时,填料层高度有何变化（KY可视为不变）。

2.20在填料塔稀硫酸吸收混合气体中的氨（低浓度）,氨的平衡分压为零（即相平衡常数m=0）,在下列三种情况下的操作条件基本相同,试求所需填料高度的比例:

（1）混合气体含氨1%,要求吸收率为90%;

（2）混合气体含氨1%,要求吸收率为99%;

（3）混合气体含氨5%,要求吸收率为99%。

对上述低浓度气体，吸收率可按η=（Yb-Ya）/Yb计算。

2.21用图示的A、B两个填料吸收塔,以清水吸收空气混合物中的SO2，已知系统的平衡常数m=1.4,塔的HOG=1.2[m],气体经两塔后总吸收率为0.91，两塔用水量相等，且均为最小用量的1/0.7倍，试求两塔的填料层高度。

操作型计算

2.22含氨1.5%（体积%）的气体通过填料塔用清水吸收其中的氨。

平衡关系y=0.8x,液气摩尔比L/G=0.94,总传质单元高度HOG=0.4m,填料层高度ho=6m。

（1）求出塔气体中氨的浓度（或吸收率）;

（2）可以采用哪些措施提高吸收率η?

如欲达到吸收率为99.5%,对你所采取的措施作出估算。

2.23空气中含丙酮2%（体积%），在填料塔中用水吸收。

填料层高度ho=10m，混合气体摩尔流率G=0.024[kmol/m2.s]，水的摩尔流率L=0.065[kmol/m2.s]，气相传单元高度HG=0.76m，液相传质单元高度HL=0.43m，操作温度下的亨利常数E=177[KN/m2],操作压力为100[KN/m2],求出口气体浓度。

2.24用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A,在操作条件下,相平衡关系为Y=mX。

试证明：

　　　　（L/V）min=mη,式中η为溶质A的吸收率。

综合计算

2.25在直径为0.8m的填料塔中,用1200Kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2,混合气量为1000m3（标准）/h,混合气含SO21.3%（体积）,要求回收率为99.5%,操作条件为20℃,1atm,平衡关系为ye=0.75x,总体积传质系数Kya=0.055Kmol/m3.s.∆y,求液体出口浓度和填料层高度。

2.26在塔径为1.33m的逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收温度为20℃,压力为1atm的某混合气体中的CO2,混合气体处理量为1000m3/h,CO2含量为13%（体积）,其余为惰性气体,要求CO2的吸收率为90%,塔底的出口溶液浓度为0.2gCO2/1000gH2O,操作条件下的气液平衡关系为Y=1420X（式中Y、X均为摩尔比）,液相体积吸收总系数KXa=10695Kmol/m3.h,CO2分子量为44,水分子量为18。

（1）吸收剂用量（Kg/h）;

（2）所需填料层高度（m）。

2.27某厂使用填料塔，以清水逆流吸收某混合气体中的有害组分A。

已知填料层高度为8m。

操作中测得进塔混合气组成为0.06（组分A的摩尔分率,以下同）,出塔尾气中组成为0.008,出塔水溶液组成为0.02。

操作条件下的平衡关系为y=2.5x。

（1）该塔的气相总传质单元高度;

（2）该厂为降低最终的尾气排放浓度,准备另加一个塔径与原塔相同的填料塔。

若两塔串联操作，气液流量和初始组成均不变,要求最终的尾气排放浓度降至0.005,求新加塔的填料层高度。

注:

计算中可近似用摩尔分率代替摩尔比。

2.28流率为0.04Kmol/m2.s的空气混合气中含氨2%（体积）,拟用逆流吸收以回收其中95%的氨。

塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，采用液气比为最小液气比的1.5倍,操作围的平衡关系为y=1.2x,所用填料的气相总传质系数Kya=0.052Kmol/m3.s.△y。

（1）液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）;

（2）全塔平均推动力△ym;

（3）填料层高度。

2.29在填料高度为5m的常压填料塔,用纯水吸收气体混合物中少量的可溶组分。

气液逆流接触，液气比为1.5，操作条件下的平衡关系为Y=1.2X，溶质的回收率为90%，若保持气液两相流量不变，欲将回收率提高到95%，求填料层高度应增加多少m?

2.30用纯溶剂S吸收混合气体中溶质A。

操作条件为P=1atm,t=27℃。

惰性气体的质量流速为5800Kg/（m2.h）,惰性气体的分子量为29,气相总传质单元高度HOG=0.5m,塔各截面上溶液上方溶质A的分压均为零（即相平衡常数m=0）。

试计算:

（1）下列三种情况所需填料层高度各为若干m;

aA的入塔浓度y1=0.02,吸收率90%;

bA的入塔浓度y1=0.02,吸收率99%;

cA的入塔浓度y1=