6吸收习题Word下载.docx
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单位塔截面上单位时间内下流的液体量(体积)。
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
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.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.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.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=2kmol.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。
A.0.02B.0.01C.0.015D.0.005
ye=0.5×
0.01=0.005
NA=Ky(y-ye)=ky(y-yi)
1.5(0.025-0.005)=2(0.025-yi)
∴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_____。
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.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。
A.小于;
B.大于;
C.等于;
15、填料吸收塔空塔的速度应_____液泛速度。
A.大于;
B.小于;
C.等于
16、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;
五、计算题
1、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(摩尔比)(下同),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0.5atm,操作压力0.95atm,平衡关系和操作关系(以摩尔比浓度表示)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(标准状态下)。
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)/(π/4×
0.22)=142.1kmol.m-2.h-1
X1=(Y1-Y2)/(Ls/GB)=(0.026-0.0026)/1.244
=0.0188
ΔY1=Y1–Y1e=0.026-0.526×
0.0188=0.0161
ΔY2=Y2–Y2e=0.0026
ΔYm=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=0.00741
NOG=(Y1-Y2)/ΔYm=3.16
∴KYa=((GB/A)/Z)×
NOG=142.1/1.2×
3.16
=37.42kmol.m-3.h-1
方法2:
A=(Ls/GB)/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
∴KYa=37.42kmol.m-3.h-1
2、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(摩尔分率)。
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。
①y1=0.03,x1e=0.03,所以m=1
(L/G)min=(y1-y2)/(y1/m)=mη=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
②x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.03-0.03(1-0.95))/1.25=0.0228
③NOG=1/(1-S)ln[(1-S)Y1/Y2+S]=7.843。
3、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%(体积),入塔煤油中含苯0.02%(摩尔分率)。
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。
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
Δy1=y1–mx1=0.02-0.36×
0.0371=0.00664
Δy2=y2–mx2=0.0002-0.36×
0.0002=0.000128
Δym=(0.00664-0.000128)/ln(0.00664/0.000128)
=0.00165
NOG=(y1-y2)/Δym=(0.02-0.0002)/0.00165=12
HOG=G/(Kya)=53/3600/(π/4×
1.12)/0.015=1.033m
Z=HOG×
NOG=1.033×
12=12.4m
4、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(摩尔分率),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=0.10kmol.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]
①y1=0.01
y2=y1(1-η)=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
②HOG=G/Kya=(100/(0.785×
0.52×
3600))/0.1=1.415m
NOG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]
S=m/(L/G)=1/1.5=0.667
NOG=4.16
NOG=1.415×
4.16=5.88m。
5、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(摩尔分率),吸收率90%,气-液平衡关系y=0.9x。
(1)溶液最大出口浓度;
(2)最小液气比;
(3)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?
(4)气相总传质单元高度为0.5m时,填料层高为几米?
已知
y1=0.01,η=90%,y2=y1(1-η)=0.01(1-0.9)=0.001
x2=0,x1=y1/0.9=0.01/0.9=0.0111
=(0.01-0.001)/(0.01/0.9)=0.811
L/G=2(L/G)min=2×
0.811=1.62
x1=(y1-y2)/(L/G)+x2=(0.01-0.001)/1.62=0.00556
y1e=0.9×
0.00556=0.005
Δym=((0.01-0.005)-(0.001-0))/ln(0.01-0.005)/0.001
=0.0025
NOG=(y1-y2)/Δym=(0.01-0.001)/0.0025=3.6
Z=0.5×
3.6=1.8m
6、在逆流操作的吸收塔内,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(摩尔分率),吸收率90%,操作压力为760mmHg,溶液为稀溶液,系统平衡关系服从拉乌尔定律,操作温度下,氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为684mmHg试求:
(2)最小单位吸收剂用量;
(3)当吸收剂用量为最小用量的2倍时,气相总传质单元数为多少?
(4)气相总传质单元高度为0.5m时,填料层高为多少米?
系统服从拉乌尔定律
(1)y=(P°
/P)x=685/760X=0.9X
x1e=y1/m=0.01/0.9=0.011
(2)(L/G)min=(y1-y2)/x1e=(y1-y2)/(y1/m)
=mη=0.9×
0.9=0.81
(3)(L/G)=2(Ls/G)min=2×
0.81=1.62
S=mG/L=0.9/1.62=0.556
y1/y2=1/(1-η)=10
NOG=1/(1-S)×
ln[(1-S)y1/y2+S]
=1/(1-0.556)×
ln[(1-0.556)×
10+0.556]=3.62
(4)Z=HOG×
NOG=0.5×
3.62=1.81m
7、在直径为0.8m的填料塔中,用1200kg·
.h-1的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2,混合气量为1000m3(标准)·
h-1,混合气含SO21.3%(体积),要求回收率99.5%。
操作条件为20℃、1atm,平衡关系为y=0.75x,总体积传质系数Kya=0.05kmol·
m-3·
s-1,求液体出口浓度和填料层高度。
已知:
D=0.8mLs=1200kg.h-1,G=1000Nm3·
h-1
y1=0.013,φ=0.995,x2=0,y=0.75x
Kya=0.05kmol·
s-1,
Ls=1200/(3600×
18)=0.0185kmol/s
G=1000/(22.4×
3600)=0.0124kmol/s
∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49
y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065
x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868
∵Z=HOG×
NOG,而NOG=(y1-y2)/Δym
Δy1=y1-y2e=0.013-0.75×
0.00868=0.006490
Δy2=y2-y2e=0.000065-0=0.000065
Δym=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2)
=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)
=0.001396
∴NOG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266
HOG=G/(KyaA)
=0.0124/(0.785×
0.8×
0.05)=0.494(m)
∴Z=9.266×
0.494=4.58m
8、某厂准备采用一个填料吸收塔用清水逆流吸收含有10%(体积%)的SO2的混合气体。
已知塔内的操作压力102.63kN·
m2和温度25℃。
要求处理的混合气体量为1000(标准)m3·
h-1,实际吸收剂单位耗用量比最小吸收剂单位耗用量大50%,吸收率要达到98%,塔内气体的实际空塔速度为0.5m·
s-1。
(1)吸收用水量为多少m3·
h-1?
(2)吸收塔直径为多少m?
(3)若想再提高吸收率,你认为可采用什么措施?
(附:
气液平衡方程:
Y=40X,M=64)
(1)LS=GB(Y1-Y2)/(X1-X2)
Y1=10/90=0.111;
Y2=0.111(1-0.98)=0.0222
又∵LS=1.5LSmin
而:
X1=Y1/1.5m=0.111/1.5×
40=0.00185
GB=1000(1-0.1)/22.4=40.18kmol·
代入上式得:
LS=1928.64kmol·
(2)D=(4G混/πu2)
而G混=1000×
(101.3/102.63)×
(298/273)=1077.4m3·
u=0.5m·
s-1,代入上式得:
D=0.873m,圆整为0.9m。
(3)对于一个操作塔言,欲提高φ,增大液气比,这样可使吸收推动力增大,则φ↑。
此外,液气比增大,喷淋密度增大,有利于填料充分润湿!
注意:
液气比增大,但液气比过大,会造成液泛现象。