化工原理习题集.docx

1、化工原理习题集化工原理习题集第二章气体吸收1、当总压为101.3 kPa，温度为25时，100克水中含氨1克，该溶液上方氨的平衡分压为0.933 kPa；若在此浓度范围内亨利定律适用，试求溶解度系数H和相平衡常数m（溶液密度近似取为1000kg/m3）。2、含有4%（体积）氨气的混合气体，逆流通过水喷淋的填料塔，试求氨溶液的最大浓度，分别以摩尔分率，质量分率，比摩尔分率，比质量分率表示。塔内绝对压强为2.03105 Pa, 在操作条件下，气液平衡关系为 p* = 2000x(式中 p 的单位为 mmHg, x 为摩尔分率)。3、已知NO2水溶液的亨利系数如下：温度/5101520253035E

2、 /102 kPa1.191.431.682.012.282.623.06指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少？并在 x - y 图上表示。（1）含NO20.003(摩尔分率)的水溶液和含 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3 kPa，T=35；（2）气液组成及总压同（1），T=15；（3）气液组成及温度同（1），总压达200kPa（绝对压强）。4、已知某吸收系统中，平衡关系为y = 0.3x ，气膜吸收分系数ky = 1.81510-4 kmol / (m2.s)，液膜吸收分系数kx = 2.0810-5 kmol / (m2.s)，并由实验测得某截面上气液相浓

3、度分别为 y = 0.014，x = 0.02，试求：（1）界面浓度yi、xi分别为多少？（2）液膜阻力在总阻力中所占的百分数，并指出控制因素；（3）气相推动力在总推动力中所占的百分数。4、在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27，压力为101.3kPa（绝对压力）。稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为5.07 kPa，液相中甲醇浓度为2mol / m3。甲醇在水中的溶解度系数H = 1.995 kmol / (m3.kpa.)，液膜吸收分系数kL = 2.0810-5 m / s，气膜吸收分系数kG = 1.5510-5 kmol / (m2.s.kpa.)。试计算

4、该截面上的吸收速率。5、在某填料吸收塔中，用清水处理含的SO2混合气体。逆流操作，进塔气中含SO2 0.08（摩尔分率），其余为惰性气体。混合气体的平均分子量取28，水的用量比最小用量大65%。要求每小时从混合气体中吸收2000 kg SO2的，操作条件下气液平衡关系为Y = 26.7X，计算每小时用水量为多少m3？6、在总压为101.3kPa，温度为20的吸收塔中，用清水吸收SO2-空气混合气体中的SO2。入塔时SO2浓度为5% （体积），要求在处理后的气体中，SO2含量不超过1%（体积）。在 101.3kPa和20时，平衡关系可近似写为 Y* = 35 X。试问：（1） 逆流操作和并流操作

5、时最小液气比 （L / V）min各为多少？由此可得出什么结论？（2）若操作总压增为303.9 kPa时，采用逆流操作，其最小液气比为多少？并与常压逆流操作的最小液气比作比较讨论。7、由矿石焙烧炉送出的气体含SO29%（体积%），其余可视为空气。冷却后送入吸收塔用水吸收，以回收其中SO2的95%。在操作条件下的平衡关系为Y* = 48X，吸收塔每小时处理的炉气量为1000 m3（303K，100kPa），所用液气比为最小液气比的1.4倍。求每小时用水量和出塔溶液的浓度。8、在一逆流吸收塔中用吸收剂吸收某混合气体中的可溶组分。已知操作条件下该系统的平衡关系为Y=1.15X，入塔气体可溶组分含量为

6、9%（摩尔%），吸收剂入塔浓度为1%（摩尔%）；当液气比分别取L / V m， L / V m， L / V = m时，液体出口的最大浓度为多少？并在Y-X图上画出上述情况的操作线与平衡线的相互关系。9、用水吸收丙酮空气混合物中的丙酮（逆流操作），入塔混合气中含丙酮7%（体积），混合气体流量为1500 m3 / h（标准状态），要求吸收率为97%，丙酮溶解于水的平衡关系可用Y* = 1.68X 表示，试计算：（1）每小时被吸收的丙酮量和水的最小用量为多少？ （2）若用水量为3200kg/h ，求溶液的出口浓度？在此情况下，塔进出口处的推动力Y各为多少？（3）若溶液的出口浓度 x1= 0.030

7、5，求所需用水量，此用水量为最小用水量的多少倍？（4）做图说明（2）、（3）两种情况操作时，那种所需的传质面积较小？为什么？10、在一逆流填料吸收塔中，用清水处理SO2混合气体。进塔气中含SO20.09（摩尔分率），水的用量比最小用量大70%。要求SO2吸收量为2000kg / h , 操作条件下的气液平衡关系为Y= 26.7X，计算每小时用水量为多少立方米。11、 需要设计用清水作吸收剂的填料塔，因算出的填料层高度与直径之比过大，拟改为两个高度较小的塔联合操作，现提出以下几个流程方案，各种方案中（1）每塔L / V相等；（2）Yb1、YD、Ya2不变，设平衡关系服从亨利定律，试分别做出其平衡

8、线与操作线的示意图，并比较这三种方案。 方案1 方案2 方案311、在逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的可溶组分，若系统的平衡关系为Y = 0.4X。试求：（1）回收率为93%时的最小液气比（摩尔比）；（2）当液气比为最小液气比的1.4倍，塔高不受限制时该系统的最大回收率。（3）如果吸收因子A = 1.2，回收率为90%，并已知该系统的气、液相传质单元高度HL和HG都是2 m， 其填料层高度为多少？13、混合气中含CO25%（体积），其余为空气。于30及2MPa下用水吸收，回收率为90%，溶液出口浓度x1= 0.0004，混合气体处理量为224 m3 / h（操作状态），亨利常数

9、E = 200MPa，液相体积总传质系数KLa = 50 kmol / （m3h (kmol / m3)），塔径为1.5m，求每小时用水量和填料层高度。14、 在一逆流填料吸收塔中，用纯水吸收空气氨混合气中的氨。入塔气体中含氨9%（体积），要求吸收率为90%，水用量为最小用量的1.2倍，操作状态下平衡关系为Y*=1.8X，HOG=1m。试求：（1）填料层的高度；（2）若改用含氨0.08%的稀氨水作吸收剂，Y1及其他条件不变，吸收率为多少？（3）画出两种情况下的操作线及平衡线的示意图。15、有一吸收塔，填料层高度为3米，可以将含有NH3 6%（体积）的空气氨混合气中的NH3 回收99%，气体速率

10、为600kg惰气 /（m2h），吸收剂用水，其速率为900 kg /（m2h）。在操作范围内，氨的气液平衡关系为Y* = 0.9X，受液体速率影响很小，而W气是单位时间内通过塔截面的气体质量，试计算将操作条件作下列变动，所需填料层有何增减？（1）气体速度增加20%；（2）液体速度增加20%；假设气、液速率变动后，塔内不会发生液泛。16、 已知某填料塔直径为1米，填料层的高度为4米。用清水逆流吸收空气混合物中的某可溶组分，该组分进、出口浓度分别为8%和1%（摩尔分率），混合气流率为30kmol / h，操作液气比为最小液气比的1.24倍，相平衡关系为Y* = 2X，试计算：（1）塔高为3米处气相

11、浓度；（2）若塔高不受限制，最大吸收率为多少？17、某厂有一填料吸收塔，直径为880mm，填料层高6m，所用填料为50mm拉西环，每小时处理2000m3g丙酮-空气混合气（T = 298.15 K，P = 101.3 kPa），其中含丙酮5%（体积%）；用水作溶剂。塔顶放出废气中含丙酮0.263%（体积%），塔底排除的溶液每kg含丙酮61.2g；在此操作条件下，平衡关系Y = 2.0X。根据上述测得数据试计算：（1）气相体积总传质系数KYa ；（2）每小时回收多少丙酮；（3）若保持气液流量V、L不变，将填料层高度加高3m，可以多回收多少丙酮。18、在高度为5m的填料塔内，用纯溶剂除去混合气中的

12、某组分，在操作条件下相平衡常数m = 0.6 ，当L / V = 0.9时，溶质回收率可达90%。现改用另一种性能较好的填料在相同条件下其吸收率可提高到95%，问此填料的体积传质系数是原填料的多少倍？19、在逆流操作的填料塔中，用稀硫酸吸收空气中所含的氨（低浓度），溶液上方氨的分压为零（相平衡常数 m = 0）。在下列两种情况下，气体与液体流率以及其他操作条件大致相同，传质单元高度HOG都可取为0.5m，试比较所需的填料层高度有何不同？（1）要求回收率为90%；（2）要求回收率为95%。 20、要从CCl4空气混合物中吸收所含的CCl4，处理的混合气体量为1500kmol / h，混合气体中含

13、CCl45%（mol%）,回收率为90%，吸收塔操作压力为101.325kPa，温度为298K。有两股吸收液送入塔内，第一股含CCl42.26%（质量%）的煤油，其量为222 kmol / h ，从塔顶送入；第二股为含CCl413.7%（质量%）的煤油，其量为153 kmol / h ，在塔中段液体浓度与它相同处送入。在操作条件范围内，平衡曲线可表示为Y*= 0.13X，已知吸收过程属气膜控制，kG = 1.2 kmol / (m2.h.atm)，纯煤油的平均分子量为170， CCl4的分子量为154，塔径为3.5m，填料的比表面积 a = 110m2 / m3，试求：（1）填料层高度；（2）

14、第二股煤油应在距填料层顶部若干米处送入？（3）若将两股煤油相混，一起从塔顶送入，欲得到同样的回收率，塔高应为多少？ 21、现有一填料塔，在301K和101.3kPa下，用清水吸收200 m3 / h 氨空气混合物中的氨，使其含量从5%（体积%）降低到0.04%（体积%）。出塔氨水浓度为最大浓度的80%，填料塔直径为0.5m，填料层体积为0.98m3，其平衡关系式为Y* = 1.4X，已知：KGa =0.272G0.35L0.36 kmol / (h.atm);G混合气体的质量流速kg / (m2h)；L液体的质量流速kg / (m2h)。问：该塔能否适用？为什么？ 22、以2.5N的NaOH溶

15、液在常压下吸收CO2空气混合物中的CO2 。实验使用的填料塔为塔径350mm，塔高3m，以19mm的拉西环填充。实验结果为：气速G=0.34kg /(m2s)，液速L=3.94kg /(m2s)；入口气体中CO2含量为315ppm，而出口气体中CO2含量为31ppm；溶液密度为1100 kg/m3，吸收为气相扩散控制，问总气相传质系数KGa的值为多少？ 23、空气和丙酮混合气体2000 m3 / h（标准状态），其中含丙酮10%（体积%），于293K和202.65kPa下，在直径为0.62m的填料吸收塔中用水吸收，吸收率为80%，塔中选用25253乱堆瓷环，比表面积a =200 m2 / m3，吸收系数KY = 0.6kmol /(m2.h)，吸收剂用量为最小用量的3倍，操作条件下的平衡数据如下表，试计算填料层高度。X00.05260.0750.1110.2500.4300.6681.0Y00.03180.04250.05420.07760.09150.1010.1095第三章蒸馏1、在101.3kPa下，C6H6（A）与C6H5Cl（B）的饱和蒸汽压（kPa）和温度（K）的关系如下：