化工原理吸收题.docx
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化工原理吸收题
六吸收
浓度换算
2.1甲醇15%〔质量〕的水溶液,其密度为970Kg/m3,试计算该溶液中甲醇的：
〔1〕摩尔分率；〔2〕摩尔比；〔3〕质量比；〔4〕质量浓度；〔5〕摩尔浓度.
分子扩散
2.2估算1atm及293K下氯化氢气体〔HCl〕在〔1〕空气,〔2〕水〔极稀盐酸〕中的扩散系数.
2.3一小管充以丙酮,液面距管口1.1cm,20c空气以一定速度吹过管口,经5小时后液面下降到离管口2.05cm,大气压为750[mmHg],丙酮的蒸汽压为180[mmHg],丙酮液密度为7900[kg/m3],计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数.
2.4浅盘内盛水.水深5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中.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.在塔内某处,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/m2S],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10c的常压空气与水接触,氧在空气中的体积百分率为21%,求到达平衡时氧在
水中的最大浓度,〔以[g/m3]、摩尔分率表示〕及溶解度系数.以[g/m3atm]及[kmol/m3Pa]表示.
2.7当系统服从亨利定律时,对同一温度和液相浓度,如果总压增大一倍那么与之平衡的气相浓
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.
2.825c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,试问气液到达平衡后,
〔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AP,A备为多少气液到达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20C,压力1atm.假设气相与液
相传质分系数〔简称传质系数〕kG=3.5M0-4[kmol/〔m2.s.atm〕],kL=1.5>0-4[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=3.8410-4[kmol/〔m2.s.Ay液相传质系数kx=1.0210-2[kmol/〔m2.s.A碾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.Ay〕];
〔2〕总推动力Ay;
⑶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
示意画出以下吸收塔的操作线.〔图中yb1>yb2,Xa2>Xa1；yb2气体和Xa2液体均在塔内与其气、液相浓度相同的地方参加〕
习题12附图
操作条件下相平衡关系y=5.0x,试分别计算?
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％〕,
1.2倍,平衡关系为
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
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,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25C,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.该
系统的平衡关系为Y=0.14X（式中Y、X均为摩尔比）.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）欲提升回收率可采用哪些举措并说明理由.
2.18在逆流操作白^填料塔内,用纯溶剂吸收混合气体中的可溶解组分.：
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.AY）,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.
在上述填料塔内,假设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
0.7
KYa8G.
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20C,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）吸收率刀为多少*吸收剂量为最小用量的1.2倍时,求溶液的出口浓度.
（2）塔径为1.2m,内充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）假设使V、Y、小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在填料塔内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）,在以下三种情况下的操作条件根本相同,试求所需填料高度的比例：
（1）混合气体含氨1%,要求吸U^率为90%;
（2）混合气体含氨1%,要求吸U^率为99%;
习题21附图
（3）混合气体含氨5%,要求吸U攵率为99%.对上述低浓度气体,吸收率可按y]=（X-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,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U^率）;
（2）可以采用哪些举措提升吸收率刀如欲到达吸收率为99.5%,对你所采取的举措作出
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.试证实：
（L/V）min=m刀,式中刀为溶质A的吸收率.
综合计算
2.25在直彳仝为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U攵率为99.5%,操作条件为20C,1atm,平衡关系为ye=0.75x,总体积传质系数Kya=0.055Kmol/m3.s.）求液体出口浓度和填料层高度.
2.26在塔彳仝为1.33m的逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收温度为20C,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.试求：
（1）吸收剂用量（Kg/h）;
（2）所需填料层高度（m）o
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Ao填料层高度为8m.
操作中测得进塔?
!
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.试求：
（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.假设两塔串联操作,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/m2s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,操作范围的平衡关系为y=1.2x,所用填料的气相总传质系数Kya=0.052Kmol/m3.s.Ayo试求：
（1）液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）;
（2）全塔平均推动力4ym；
（3）填料层高度.
2.29在填料高度为5m的常压填料塔内,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%,假设保持气液两相
流量不变,欲将回收率提升到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Ao操作条件为P=1atm,t=27Co：
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,塔内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）以下三种情况所需填料层高度各为假设干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=0.04,吸收率90%;
（2）填料层的气相体积吸收总系数KGa,Kmol/（m3.s.atm）指出气膜阻力占总阻力的百分数；
（3）在操作中发现,由于液体用量偏小,填料没有完全润湿而达不到预期收率,且由于溶剂
回收塔水平所限,不能再加大溶剂供给量,你有什么简单有效举措可保证设计吸收率
2.31在逆流填料吸收塔中,用清水吸收含氨5%（体积）的空气-氨混合气中的氨,混合气量
为2826Nm3/h,气体空塔速度为1m/s（标准X况）,平衡关系为Y=1.2X（摩尔比）,气相体积总传质系数KYa为180Kmol/m».（△Y）,吸收剂用量为最小用量的1.4倍,要求吸收率为98%.试求：
（1）溶液的出口浓度Xi（摩尔比）；
（2）气相总传质单元高度Hog和气相总传质单元数Nog;
（3）假设吸收剂改为含NH3为0.0015（摩尔比）的水溶液,问能否到达吸收率98%的要求为什么
2.32在填料塔中用纯吸收剂逆流吸收某气体混合物中的可溶组分A,气体混合物中溶质A
的初始组成为0.05,通过吸收后气体出口组成为0.02,吸收后溶液出口组成为0.098（均为摩尔分
率）,操作条件下气液平衡关系为y=0.5x,并此吸收过程为气相阻力限制.求：
（1）气相总传质单元数Nog;
（2）当液体流量增加一倍时,在气量和气液进口组成不变情况下,溶质A的被吸收量变
为原来的多少倍
填料塔的校核计算
2.33一填料吸收塔,填料层高度ho=5m,塔截面积为0.1m2,入塔混合气体中溶质含量yb为0.05
（摩尔分率,以下同）,用某种纯溶剂吸收,逆流操作,溶剂量L为0.013kmol/s,出塔溶液中溶质
含量xb=0.04,出塔气体中溶质含量ya为0.0005,平衡关系为y=0.8x,求总体积传质系数
Kya[kmol/m3.s].
2.34在逆流填料吸收塔中,用清水吸收含SO2的气体混合物,入塔SO2浓度为3.5%（体积%）,其余为惰性气体.出塔气体SO2的分压为1.14[KN/m2].液相出塔浓度为0.00115（摩尔分率）.吸收
操作在101.3[KN/m2]总压,温度20c下进行.水的流量为27800[kg/h],塔截面积为1.35[m2],填料层高度为5[m],试求液相体积吸收总系数KXa[kmol/m3.s].已知液相出口平衡浓度为
1.410-3摩尔分率,且平衡关系为一直线.
2.35有一填料层高度为3m的吸收塔,可从含氨6%〔体积％〕的空气混合物中回收99%的氨.混合气体流率为620[kg/m2h],吸收剂为清水,其流率为900[kg/m2.h],生产条件有下例两种改变,试问该填料层高度是否满足要求.
〔1〕气体流量增加一倍；
〔2〕液体流量增加一倍.
在操作范围内氨水平衡关系y=0.9x,总传质系数Kya与气体流率G的0.8次方成正比而与
液体流率的影响很小.
2.36在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A,进塔气体中溶质A的含量为
8%〔体积％〕,吸收率为98%,操作条件下的平衡关系为y=2.5x,取吸收剂用量为最小用量的1.2倍,试求：
〔1〕水溶液的出塔浓度；
〔2〕假设气相总传质单元高度为0.6m,现有一填料层高度为6m的塔,问塔是否合用
注：
计算中可用摩尔分率代替摩尔比,用混合气体量代替惰性气体量,用溶液量代替溶剂量.
局部溶剂循环吸收
2.37在填料塔内用纯水吸收某气体混合物中的可溶组分,气体入塔浓度为0.07〔摩尔分率〕,当
两相逆流操作,液气摩尔比为1.5时,气体的吸收率为0.95,而气液平衡常数m=0.5o假设保持新鲜吸收剂用量不变,而将塔底排出液的10%送至塔顶与新鲜吸收剂相混合参加塔内,试求此时气体出口浓度为多少计算时假定吸收过程为气相阻力限制〔或气膜限制〕.
两股溶剂或两股气体同时吸收
溶剂回收混合气体中的溶质.两股溶剂量占一半.一股溶剂为纯溶剂从塔顶参加,
股溶剂其中溶质含量为0.004〔摩尔分率〕从离
填料塔顶层以下2米处参加塔内.塔下段的液
气摩尔比L/G=4,入塔气体含溶质0.05,操作
条件下气液平衡关系y=3x,传质单元高度
Hog=1.14米,求出塔气体中溶质的摩尔分率.
2.39某厂吸收塔的填料层高度为8m,用水洗网二002
去尾气中有害组分Ao在此情况下,测得的浓一.
度数据如图〔a〕所示.在操作条件下平衡关
系为y=1.5x,试求气相传质单元高度.由于法
定的排放浓度规定,出
塔气体浓度必须小于0.002〔摩尔分率〕,所以
拟定将该塔的填料层加高,如液气摩尔比保持假设加高局部改为图〔b〕放置构成〔a〕与〔b〕串联操作,同时在〔b〕中另加水吸收,其用水量与〔a〕相同,试问气体排放浓度ya'是否合格
2.40某生产过程产生的两股混合气体,一股流量Gi'=0.015Kmol/s,溶质浓度ybi=0.1,另一股流量G2'=0.015Kmol/s,溶质浓度yb2=0.04,今用一个吸收塔回收两股气体中溶质,总回收率不低于
85%,所用的吸收剂为20c纯水,在常压、20c下操作,此时亨利系数为E=2090mmHg,求：
〔1〕将两股物料混合后由塔底入塔,最小吸收剂用量为多少
〔2〕假设空塔气速为0.5m/s,并已测得此气速下Kya=8X10-3Kmol/s.m3,实际液气比为最小液气比的1.2倍,求混合进料所需塔高为多少
〔3〕定性分析：
假设将第二股气流在适当位置单角参加,最小吸收剂用量如何变化假设实际
液气比与〔2〕相同,那么塔高将如何变化进料位置应在彳S]■处为最好
脱吸、吸收联合操作
2.41如下列图的吸收一脱吸系统,两塔填料层高度均为7米,经测定,吸收塔气体量G=1000kmol/h,
脱吸〔解吸〕塔气体流量习题41附图
G'=300[kmol/h],吸收剂循环量为L'=150[kmol/h].并：
yb=0.015,xa=0.005=xb',ya'=0.045,yb'=0,平衡系统y=0.15x〔吸收塔〕;
y=0.6x〔脱吸塔〕,试求：
〔1〕吸收塔气体出口浓度ya;
〔3〕吸收塔和脱吸塔传质单元高度Hog.
2.42一逆流吸收--解吸系统,两塔填料层高相同.操作条件下吸收系统平衡关系为Y=0.125X,液
气比L/G=0.16,气
相总传质单元高度Hog=0.5m;解吸系统
用过热蒸汽吹脱淇平衡关系为y=3.16x,气液比G'/L=0.365.
吸收塔入塔的气体组成为0.02〔摩尔分率,下同〕,要求入塔液体组成为0.0075,回收率
为95%.
试求：
〔1〕吸收塔出塔液体组成；
〔2〕吸收塔填料层高度；
〔3〕解吸塔的气相总传质单元高度.
脱吸理论板等板高度等计算
2.43要用一解吸塔处理清水,使其中CO2含量〔以质量计〕从200Ppm降到5ppm.塔的操作温度为25C,总压为0.1[MN/m2],塔底送入空气中含CO20.1%〔体积％〕,操作温度下亨利常数
E=1.64>62[MN/m2],每小时处理水量为50吨,实际使用空气量为理论上最小值的50倍,求所需理论塔板数
2.44用一逆流操作的解吸塔,处理含CO2的水溶液,每小时处理水量为40吨,要求水中的CO2含量由8X10-5降至2X10-6〔均为摩尔比〕.塔内水的喷淋密度为8000Kg/m2.h,塔底送入空气中含
CO20.1%〔体积％〕,实际使用空气量为最小用量的20倍,塔的操作温度为25C,压力为100KN/m2,
该操作条件下白^亨利系数E=1.6X10-5KN/m2,液相体积总传质系数Kxa为800Kmol/m3.h〔按摩尔
分率计算〕.试求：
〔1〕入塔空气用量〔m3/h,以25c计〕；
〔2〕填料层高度.
2.45在填料层高度为3m的常压逆流操作的吸收塔内,用清水吸收空气中的氨,混合气含氨5%〔体积,以下同〕,塔顶尾气含氨0.5%,吸收因数为1,在该塔操作条件下氨--水系统平衡关
系可用y*=mx表示（m为常数,且测得与含氨1.77%的混合气充分接触后的水中,氨的浓度为
18.89g/1000g（水）.试求：
（1）吸收液的出口浓度；
（2）该填料塔的气相总彳质单元高度,m;
（3）等板高度,m.
计算传质系数及传质单元高度
2.46填料塔中用弧鞍陶瓷填料（at=193[m2/m3]）,以清水吸收空气中的低浓度SO2.温度为303k,压强为100KPa.气体、液体的质量流率分别为0.62和6.7[kg/m2s],试用半经验公式计算KLa、KGa>Hg、hl.
综合思考题
2.47填空与选择
1.物理吸收操作属于过程,是一组分通过另一静止组分的扩散.
当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时,那么1/Ky=1/ky+/kx.
2.含SO2为10%（体积）的气体混合物与浓度C为0.020Kmol/m3的SO2水溶液在一个大气
压下相接触.操作条件下两相白平衡关系为P*=1.62C（大气压）,那么SO2将从相向相
转移,以气相组成表示的传质总推动力为大气压,以液相组成表示的传质总推动力为
3Kmol/m.
3.总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/K=1/kL+H/kG其中1/kL表示,
当项可忽略时,表示该吸收过程为液膜限制.
是非题
享利定律的表达式之一为P=Ex,假设某气体在水中的享利系数E值很大说明该气体为易溶
气体.（）
低浓度气体吸收中,平衡关系y=2x,Kxa=0.2Kmol/m3s,Kya=2M0-4Kmol/m3.s,那么此体系
属（A气膜;B液膜;C气、液双膜）限制,总传质系数近似为Kya=Kmol/m3s.
_____-4
（A）2,（b）0.1,（C）0.2,（D）210
通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时.
（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.
4.
（1）G=KgF;
（2）G=（x*-x）F
式中：
G——传质量Kmol/hr;F----传质面积m2;
Kg----传质总系数Kmol/m2hr（KN/m2）x----液相摩尔分率.
1操作中的吸收塔,用清水逆流吸收气体混合物中A组分.假设y1下降,L、G、P、T等不变;
那么回收率有何变化;假设L增加,其余操作条件不变,那么出塔液体Xi有何变化
5.气相中：
温度升高那么物质的扩散系数;压强升高那么物质的扩散系数
在液相中：
液相粘度增加,那么物质的扩散系
>易溶气体溶液上方的分压,难溶气体溶液上方的分压,只要组分在气相中的分压液相中该组分的平衡分压,吸收就会继续进行,直至到达一个新的为止.
6.图所示为同一温度下A、B、C三种气体在水中的溶解度曲线.由图可知,它们溶解度大小的次序是；因为.
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—习题6附图
（增大,减小,不变）.
7
.在1atm,20c下某低浓度气体被清水吸收,气膜吸收分系数（气相传质分系数）
KG=0.1Kmol/（m2hatm）,液膜吸收分系数
KL=0.25Kmol/（m2hKmol/m3）,溶质的溶解度系数H=150Kmol/（m3atm）,那么该溶质为—溶气体,气相总传质系数Ky=Kmol/（m2h△¥）,液相总传质系数Kx=Kmol/（m2hAx）o
8.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,那么入塔气体浓
度,出塔气体浓度,出塔液体浓度吸收总推动力用气
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