化工原理第五章 吸收 题Word文档下载推荐.docx

1、2.8 25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P,x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）kG3.510-4kmol/（m2.s.atm）,kL=1.510-4 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。2.1

2、0 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=3.8410-4kmol/（m2.s.y）,液相传 质系数kx=1.0210-2kmol/（m2.s.x）,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.y）; （2）总推动力y; （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。

3、（图中yb1yb2，xa2xa1；yb2气体和xa2液体均在塔内与其气、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140

4、0Nm3/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4500kg/h,混合气体量为2240Nm3/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307kmol/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?（NO

5、G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

6、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内,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。 在上述填料塔内,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

7、量及吸收液组成将如何变化? 已知KYaG0.7。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/m2 h Y（均按摩尔比表示）,试求: （1） 吸收率为多少?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,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） 若使V、Y、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

8、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=（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 =1.2m,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

9、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?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=0.024kmol/m2.s，水的摩尔流率L=0.065kmol/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

10、的亨利常数E=177KN/m2,操作压力为 100KN/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=m, 式中为溶质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

11、.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

12、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

13、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. 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%，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

14、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）下列三种情况所需填料层高度各为若干m; a A的入塔浓度y1=0.02,吸收率90%; b A的入塔浓度y1=0.02,吸收率99%; c A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 于溶剂回收塔能力所限,不能再加大溶剂供给量, 你有什么简单有效措施可保证设计吸收 率?2.31 在逆流填料吸收塔中,用

15、清水吸收含氨5%（体积）的空气-氨混合气中的氨 ,已知 混合气量为2826Nm3/h,气体空塔速度为1m/s（标准状况）,平衡关系为Y=1.2X（摩尔比）, 气 相体积总传质系数KYa为180Kmol/m3.h.（Y）,吸收剂用量为最小用量的1.4倍, 要求吸收 率为98%。 （1） 溶液的出口浓度X1（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） 若吸收剂改为含NH3为0.0015（摩尔比）的水溶液,问能否达到吸收率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, 已知气体混合物 中溶质A的初始组成为0.05,通

16、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,并已知此吸收过程为气相阻力 控制。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0.013 kmol/s， 出塔溶液中溶质含量xb=0.04，出塔气体中溶质含量 ya为0.00

17、05,平衡关系为y=0.8x, 求总体积传质系数Kyakmol/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1.14KN/m2。液相出塔浓度为0.00115（摩尔 分率）。吸收操作在101.3KN/m2总压，温度20下进行。已知水的流量为27800kg/h, 塔截面积为1.35m2, 填料层高度为5m,试求液相体积吸收总系数KXakmol/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

18、回收99%的氨。 混合气体流率为620kg/m2.h,吸收剂为清水,其流率为900kg/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） 若气相总传质单元高度为0.6m,现有一

19、填料层高度为6m的塔, 问塔是否合用? 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。部 分 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=0.5。若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 加入塔内,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控制（或气膜控 制）。两 股 溶 剂 或 两 股 气 体 同 时 吸 收2.38 一逆流吸收塔填料层高度为8m,用两股溶

20、剂回收混合气体中的溶质。两股溶剂量 各占一半。一股溶剂为纯溶剂从塔顶加入，另一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米处加入塔内。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,用水洗去尾气中有害组分A。在此情况下，测得的浓度数据如图（a）所示。已知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,如液气摩尔比保持下变

21、,试问填料层应加高若干米?若加高部分改为图（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G1=0.015Kmol/s, 溶质浓度yb1=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20纯水, 在常压、20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） 若空塔气速为0.5m/s,并已测得此气速下Kya

22、=810-3Kmol/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:若将第二股气流在适当位置单角加入 ,最小吸收剂用量如何变化? 若实际液气比与（2）相同，则塔高将如何变化?进料位置应在何处为最好? 脱吸、吸收联合操作 2.41如图所示的吸收脱吸系统,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=300kmol/h,吸收剂循环量为L=150kmol/h。并已知: 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

23、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,其平衡关系为y=3.16x,气液比G/L=0.365。 已知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

24、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25,总压为0.1MN/m2,塔底送入空气中含CO20.1%（体积%）,操作温度下亨利常 数E=1.64162MN/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810-5降至210-6（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25,压力为100KN/m2,

25、该操作条件下的亨利系数E=1.610-5KN/m2,液相体积 总传质系数Kxa为800Kmol/m3.h（按摩尔分率计算）。 （1） 入塔空气用量（m3/h,以25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,已知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）。 （1） 吸收液的出口浓度; （2） 该填料塔的气相总传质单元高度，m; （3） 等板高度，

26、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=193m2/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6.7kg/m2.s,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,则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。操作条件下两相的

27、平衡关系为P*=1.62C（大气压）,则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 Kmol/m3。 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控制。 是非题 享利定律的表达式之一为P=Ex,若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,已知平衡关系y=2x,Kxa=0.2Kmol/m3s,Kya=210-4Kmol/m3.s, 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=_Kmo

28、l/m3s。 （A） 2, （b） 0.1, （C） 0.2, （D） 210-4 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=KG F; （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。某操作中的吸收塔,用清水逆流吸收气体混合物中A组分。若y1下降, L、G、P、T 等不变; 则回收率有何变化 ;若L增加, 其余操作条件不变, 则出塔液体x1有何变化?_

29、 5. 气相中:温度升高则物质的扩散系数 ; 压强升高则物质的扩散系数 在液相中:液相粘度增加，则物质的扩散系数 。 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, 直至达到一个新的_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，20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