6吸收习题.docx
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6吸收习题
一、填空题
1、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____________________，以传质总系数表达的速率方程为___________________________。
NA=ky（y-yi）NA=Ky（y-ye）
2、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。
双膜的扩散速率减少气膜厚度、液膜厚度
3、由于吸收过程气相中的溶质分压总_________液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_________。
增加吸收剂用量，操作线的斜率_________，则操作线向_________平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－ye）_________。
大于上方增大远离增大
4、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y=0.06，要求出塔气体浓度y2=0.006，则最小液气比为_________。
1.80
5、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。
减少靠近
6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_________常数表示，而操作线的斜率可用_________表示。
相平衡液气比
7、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的HOG将_________，NOG将_________（增加，减少，不变）。
不变增加
8、吸收剂用量增加，操作线斜率_________，吸收推动力_________。
（增大，减小，不变）
增大增大
9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：
_________、_________、_________。
平衡关系物料衡算传质速率。
10、填料的种类很多，主要有________、_________、_________、________、___________、______________。
拉西环鲍尔环矩鞍环阶梯环波纹填料丝网填料
11填料选择的原则是
_________________________________________。
.
表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。
12、在选择吸收剂时，首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有__________________。
良好的选择性，即对吸收质有较大的溶解度，而对惰性组分不溶解。
13、填料塔的喷淋密度是指_____________________________。
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
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
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
A.气膜；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。
B
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_____。
D
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
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。
B
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。
B
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
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。
解：
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。
解：
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]
解：
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
Z=HOG×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。
试求：
（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？
解：
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
（L/G）min=（y1-y2）/（x1e-x2）
=（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：
（1）溶液最大出口浓度；
（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?
解：
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。
解：
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·m-3·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/（0.785×0.8×0.8×0.05）=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。
试求：
（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）
解：
（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·h-1
代入上式得：
LS=1928.64kmol·h-1
（2）D=（4G混/πu2）
而G混=1000×（101.3/102.63）×（298/273）=1077.4m3·h-1
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。
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