答案相界面两侧的液膜和气膜处.docx

1、答案相界面两侧的液膜和气膜处第七章 吸收一、 填空题1、根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在_，增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将_ 。答案：相界面两侧的液膜和气膜处；增大2、吸收是分离 的单元操作。答案：气体混合物3、吸收是根据气体混合物中各组分 的不同而进行分离的。答案：在某种溶剂中溶解度4、压力 ，温度 将有利于吸收的进行。答案：增大，降低5、难溶气体属于 控制，主要传质阻力集中于 侧。答案：液膜，液膜6、按吸收过程有无温度变化，吸收可分为 和 。答案：非等温吸收，等温吸收7、吸收的逆过程称为 。答案：解吸8、在101.3kPa、293K下,空气中CCl4的分压为21mmHg,则

2、CCl4的摩尔分数为 ，摩尔比为 。答案：0.0276,0.02849、在100kg水中含有0.015kg的CO2,则CO2的质量分数为 ,质量比为 。答案：1.5010-4, 1.5010-410、在101.3 kPa、20下，100kg下，100kg水中含氨1kg时，液面上方氨的平衡分压为0.80kPa，则氨在气相中的组成（摩尔分数）为 ，在液相中的摩尔分数为 。答案：7.90103,0.010511、对于低浓度气体吸收，其气、液相平衡关系服从 。答案：亨利定律12、根据气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的不同，从而使气体混合物得以分离的操作称为 。答案：吸收13、物质在静止流体中的传递

3、主要是依靠流体是依靠流体 的无规则运动；物质在湍流流体中的传递主要是靠流体 的无规则运动。答案：分子，质点14、吸收过程相内传质过程的推动力为 。答案：浓度差15、湍流主体与相界面之间的涡流扩散与分子扩散的总称称为 。答案：对流扩散16、一般情况下取吸收剂用量为最小用量的 倍是比较适宜的。答案：1.12.017、总的来说，由于化学反应消耗了进入液相中的溶质，使溶质的有效溶解度 而平衡分压 ，使吸收过程的推动力 。答案：增大，降低，增大18、当物系一定时，亨利系数E随系统的温度而变化，通常温度升高，E值 。答案：增大19、吸收塔的操作线斜率为 ，斜率越大，操作线 平衡线，则各截面上吸收推动力 。

4、答案：液气比LSVB，远离，增大20、由双膜理论可知，溶质分子仅以 的方式连续通过两虚拟膜层。答案：分子扩散二、 选择题1、某吸收过程中溶质与吸收剂之间有明显的化学反应，称之为（ ）A：物理吸收 B：单组分吸收 C：化学吸收 D：非等温吸收 答案：C2、由于分子的无规则热运动而造成物质分子传递的现象称为（ ）A：涡流扩散 B：对流扩散 C：分子扩散 D：湍流扩散 答案：C3、为使脱吸操作易于进行，通常可采用（ ）A：升温，减压 B：升温，加压 C：降温，减压 D：降温，加压 答案：A4、在下列吸收操作中，属于气膜控制的是 （ ）A：用水吸收CO2 B：用水吸收H2 C：用水吸收氨气 D：用水吸

5、收O2 答案：C5、吸收是分离（ ）的单元操作。A：液体混合物 B：气体混合物 C：悬浮液 D：含尘气体 答案：B6、吸收的逆过程称为（ ）A：蒸馏 B：解吸 C：萃取 D：过滤 答案：B7、气体在同一种溶质中的溶解度随温度的升高而（ ）A：增大 B：减小 C：不变 D：无关 答案：B8、吸收操作过程气、液相平衡关系符合（ ）A：拉乌尔定律 B：费克定律 C：亨利定律 D：傅立叶定律 答案：C9、下述说法中正确的是（ ） 答案：DA：用水吸收氨属于难溶气体的吸收，为液膜阻力控制 B：常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制C：用水吸收氧属于难溶吸收，为气膜阻力控制D：用水吸收二氧

6、化硫为具有中等溶解度的气体吸收，气膜阻力和液膜阻力都不可忽略10、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y1=0.06，要求出塔气体浓度y2=0.008,则最小液气比为( )A：1.733 B：2.733 C：1 D：无法确定 答案：A11、填料吸收塔空塔速度（ ）液泛速度。A：大于 B：等于 C：小于 D：无关 答案：C12、在吸收传质过程中，它的方向和限度取决于吸收质在气液两相的平衡关系，若要进行吸收操作，则应控制（ ）A：pA pA* B：pA= pA* C：pA ），发生吸收过程，反之，当 时，发生解吸过程。显示在相图中，操作线在平衡线上方，为吸收。

7、操作线在平衡线下方，为解吸。12、何谓气膜控制吸收?如何提高吸收总系数？答：当溶质气体A为易溶气体时，值较小，1/K 1/k m/k ，1/K 1/k ，此时为气膜控制吸收。 因为K k ， 所以关键是提高气相传质分系数 。增大湍动程度，提高气液接触面积，可提高k 。13、何谓液膜控制吸收?如何提高吸收总系数?答：当气体为难溶气体时，m值较大，1/K 1/k 1/k ，1/K 1/k ，此时为液膜控制吸收。因为K k ，所以关键是提高液相传质分系数k 。降低液膜厚度是提高k 的有效方法。14、试说明填料吸收塔由哪几个主要部分组成？并指出气、液的流向。答：组成：由塔体、填料、液体喷淋装置、填料的

8、支承栅板和气液进出口装置流向：混合气由塔底进入与塔顶喷淋而下的吸收剂逆流接触，后分别排出塔外。15、欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？答：1、降低操作温度或增大压力，可使吸收速率提高，使回收率提高；2、在保证不发生“液泛”在前提下，适当增大气速；3、适当增大吸收剂的用量（增大喷淋密度）,可使回收率提高（但会导致操作费增大，溶液浓度X 下降）；4、喷淋液体应均匀，并保证填料被充分润湿；5、可适当增加填料层高度。五、 计算题1、总压100kPa，30时用水吸收氨，已知 k =3.8410 kmol./（m2.skPa），k =1.8310 kmol./（m2.skmol.m ）,

9、且知x=0.05时与之平衡的p =6.7kPa.求：ky、K 、Ky。（液相总浓度C 按纯水计为55.6 kmol./m3）*答案* k =Pk =1003.8410 =3.8410 kmol./（m2.s） k =Ck =55.61.8310 =1.0210 kmol./（m2.s） 1/K =1/k +m/k =1/(3.8410 )+m/(1.0210 ) m=E/P ,E=p /x m=p /P =6.7/(1000.05)=1.34 1/K =2604+131.4=2735.4 K =3.65610 kmol./（m2.s）(y)。2、用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液（服从

10、亨利定律）,操作压力为850mmHg,相平衡常数m=0.25,已知其气膜吸收分系数=1.25kmol./（m2hatm），液膜吸收分系数 k 0.85m/h，试分析该气体被水吸收时,是属于气膜控制过程还是液膜控制过程?*答案* m=E/P E=mP=0.25850/760=0.28(大气压) 是稀溶液 H = /Ms.E =1000/(0.2818)=198.4kmol/(m3.atm) 根据 = =1.25 kmol./(m2.h.atm)因此，是气膜控制过程。3、直径为0.8m的填料塔中，用1200kg/h的清水吸收空气和SO 混合气中的SO ，混合气量为1000m （标准）/.h，混合气

11、含SO 1.3（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K a0.055kmol/（.m3.s.atm），求液体出口浓度和填料高度。答案* 已知：D=0.8m , Ls =1200kg/h, G=1000m3/h y =0.013 =0.995 x =0 ye =0.75x Ky=0.055kmol/（m3.s.atm） Ls =1200/(360018)=0.0185 kmol/s VB=1000/(22.43600)=0.0124kmol/s 为低浓度吸收 (L/G)=0.0185/0.0124=1.49x =(VB/L)(y -y

12、 )+x =(0.013-0.000065)/1.49=0.00868y =y (1-)=0.013(1-0.995)=0.000065 ZH N 而N =(y -y )/Ym y =y -y =0.013-0.750.00868=0.006490 y =y -y =0.000065-0=0.000065ym =(y -y )/ln(y /y ) =(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065) =0.001396 N =(0.013-0.000065)/0.001396=9.266 H VB/（y） 0.0124/(0.7850.80.80.055)=0.

13、449(m)Z9.2660.449=4.2m4、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0.1m .h ，混合气中空气量为100m .h （标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。答案* 方法1 Y =0.026, Y =0.0026, m=E/P=0.5/0.95=0.526 Ls /G =0.11000/18/(100/22.4)=

14、1.244 G =(100/22.4)/(/40.2 )=142.1 kmol.m .h X =(Y -Y )/(Ls /G )=(0.026-0.0026)/1.244 =0.0188 Y =Y -Y =0.026-0.5260.0188=0.0161 Y =Y -Y =0.0026 Ym =(Y -Y )/ln(Y /Y )=0.00741 N =(Y -Y )/Ym =3.16 YG /N =142.1/1.23.16 =37.42 kmol.m .h 方法2 A=Ls /G /m=1.244/0.526=2.365 N =A/(A-1)ln(1-1/A)(Y -mX )/(Y -mX

15、)+1/A =2.365/1.365ln(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365=3.16 Y37.42 kmol.m .h 5、有一座用油吸收煤气中苯蒸汽的吸收塔，已知煤气流量为2240（标准m /h），入塔气体中含苯4，出塔气体含苯0.8（均为体积分率），进塔油中不含苯，取液体用量L1.4L/min，已知气液平衡关系为Y 0.126X。求：1吸收率；2求Lmin 及L（kmol/h）；3求液体出塔组成X （kmol苯/kmol油）； 4求吸收的对数平均推动力Ym ； 5为增大液体喷淋量，采用部分循环流程，在保证原吸收率情况下，最大循环量L 为多少（kmol/h）

16、?并示意画出带部分循环和不带循环的两种情况下的操作线。*答案* 1(Y1-Y2)/Y1 Y2y2 Y1=y1/(1-y1)=0.04/(1-0.04)=0.0417 =(0.0417-0.008)/0.0417=80.8%2V=2240/22.4=100 kmol/h V =100(1-0.04)=96 kmol/h (L/V)min =(Y1-Y2)/(X1* -0)=(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126-0)0.102 Lmin =0.10296=9.792 kmol/h Ls =1.4Lmin =13.7 kmolh 3Ls /V =(Y1-Y2)/(X1-0)=13

17、.7/96=0.143 X1=(0.0417-0.008)/(LS/VB)=0.24 Y1=Y1-Y1* =0.0417 -0.1260.24=0.01146， Y1=0.008 4Ym =(y1-y2)/ln(y1/y2)= =0.00963 5部分循环，入口液量为(L+L )，入塔浓度为X2 ，在最大L 下，X2 处在最大。 (L/V)max =(0.0417-0.008)/(X1-X2) X2 =Y2/0.126 =0.008/0.126=0.0635 （(L +Ls )/V）max =(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191 Ls max =0.19196-

18、13.7=4.64 kmol/hLmax =Ls max /(1-X1)=4.64/(1-0.24)=6.1 kmol./h6、已知：如下图所示。试求：(1)塔底气相推动力为多少？ (2)塔顶液相推动力为多少？*答案* 1）Y ：由图可查得当X =0.08时：Y1*=0.083Y =Y -Y1*=0.09-0.083=0.0072)X ：由附图可查得当Y =0.01时，X2*=0.009 X =X2*X =0.0090=0.0097、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SO 的混合气体。已知塔内的操作压力102.63kN.m 和温度25。要求处理的混合气体量为1000

19、(标准)m .h ,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 。试求： (1)吸收用水量为多少m .h ? (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）*答案* 1）L： L=V（Y Y ）/（X X ）Y =10/90=0.111；Y =0.111(10.98)=0.0222又L=1.5Lmin而：X =Y /1.5m=0.111/1.540=0.00185V=1000(10.1)/22.4=40.18kmol.h 代入上式得： L=1928.64kmo

20、l.h 或=34.71m3/h2) D: D=(4V混/u) 而V混=1000（101.3/102.63）（298/273）=1077.4 m3/h u=0.5m/s 代入上式得：D=0.873m圆整为0.9m3):对于一个操作塔言，欲提高，增大液气比，这样可使吸收推动力增大。则。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，液放速度下降，这点要注意！8、某厂有一个用清水逆流吸收某废气中的氨气的填料塔。操作温度30，压力为常压。已知进塔的废气中含氨5%（体积%），液气比为最小液气比的1.5倍。气液关系为Y=1.5X，现为了进一步做好环境保护工作，准备将原来的回收率从90

21、%提高到95%时，你认为此塔的填料层应从原来的4m增加到多少m高才行？（其它条件不变）又问：为了提高回收率，你认为可采用什么较好的措施？为什么？*答案* 1）Z： Z = H (Y Y )/Ym而H =V/K a。因操作条件不变，即H 不变。 Z=Z(Y Y )/Ym/(Y Y )/Ym, 当=90%时：Y =5/95=0.0526； Y =Y （1)=0.0526(19)=0.00526;L=1.5L/minX =Y /1.51.5=0.0526/（1.51.5）=0.02338Y1*=1.5X =1.50.02338=0.035Y2*=1.5X =1.50=0Ym=(Y Y1*)(Y Y2

22、*)/ln(Y Y1*)/(Y Y2*) 代入得：Ym=0.0102 当=95%时： Y =5/95=0.0526; Y =0.0526(10.95)=0.00263;X =Y /1.51.5 ， Y1*=1.5X 0.0526/1.5=0.035X =0 Y2*=0同理代入上式得： Ym=0.00787Z=4(0.05260.00263)/0.00787/(0.05260.00526)/0.0102 =5.473m注意：下图，铅笔线为=90操作线，红线为=95操作线，故实际最小液气比值已比原来大了。故此操作比也比原来大了。因为两种情况下操作液气比=1.5最小液气比。提高回收率的措施：1）NH 属于易溶气体，属气膜控制，故可适当提高气速，以提高N ，且K *则H *，而Z，对现成的吸收塔中就有可能满足回收率的要求。2）适当增大液体的喷淋密度，保证填料充分润湿，以获得较 大的吸收面积，有利于。9、 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A ，入塔气体 中含A 1%（摩尔比），经吸收后溶