化工原理(下)自测题

气体吸收单元自测题

一、填空题

1、吸收操作的依据是 ，以达到分离气体混合物的目的。 2、Henry定律的表达式为pe=E·x，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为 气体。

3、由于吸收过程中气相中溶质分压总是 溶质的平衡分压，因此吸收操作线总是在平衡线的 。

4、在1atm、20℃下某低浓度气体混合物被清水吸收，若气膜传质系数为kG=0.1kmol/(m2.h.atm)，液膜传质系数kL=0.25kmol/(m2.h.atm)，溶质的溶解度系数H=150kmol/(m3.atm)，则该溶质为 气体，气相总传质系数KY= kmol/(m2.h.△Y)。

5、解吸时，溶质由 向 传递，压力 温度 将有利于解吸。

6、双膜理论的基本论要点 。对气膜控制体系，传质阻力主要集中在 相中，对液膜控制体系，传质阻力主要集中在 相中。

7、在吸收过程中，若提高吸剂用量，对气膜控制的物系，体积总传质系数KYa ，对液膜控制的物系，体积总传质系数KYa 。

8、吸收操作中增加吸收剂用量，操作线的斜率 ，吸收推动力 。 9、当吸收剂用量为最小用量时，则所需填料层高度将为 。

10、在常压逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。已知进塔气相组成Y1为0.02(摩尔比)，操作液气比为(L/G)=0.9，气液平衡关系为Y=1.0X，则溶质组分的回收率最大可达 。

11、脱吸因数可表示为 ，吸收因数可表示为 。

12、低浓度逆流吸收操作中，当气体进口含量y1下降，其它条件不变时，则气体出口含量y2 ，液体出口含量x1 ，被吸收溶质总量 ，回收率η ，平均推动力△ym ，NOL 。（增大、减小、不变、不确定）

13、低浓度逆流吸收操作中，其它条件不变而入塔液体含x2下降，则NOL ，出塔液体x1 ，出塔气体y2 。（增大、减小、不变、不确定）

14、低浓度逆流吸收塔设计中，若气体流量、进出口组成及液体进口组成一定，减小吸收剂用量，传质推动力将 ，设备费用将 。（增大、减小、不变）

二、选择题

1、吸收操作的作用是分离( )。

A、气体混合物 B、液体均相混合物 C、气液混合物 D、部分互溶的液体混合物 2、在一符合Henry定律的气液平衡系统中，溶质在气相中的摩尔浓度与其在液相中的摩尔浓度的差值为( )。

A、正值 B、负值 C、零 D、不确定

3、在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力(以液相组成差表示)为( )。 A、X*－X B、X－X* C、Xi－X D、X－Xi

注：X为液相中溶质浓度，X*为与气相平衡的液相浓度，Xi为气液相界面上的液相平衡浓度。

4、某吸收过程，已知气膜传质系数kY为4×10-4kmol/(m2.s)，液膜的传质系数kY为8×10-4kmol/(m2.s)，由此可判断该过程( )。

A、气膜控制 B、液膜控制 C、判断依据不足 D、双膜控制

5、在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分。其液气比L/G为2.7，平衡关系可表示为Y=1.5X(Y、X为摩尔比)，溶质回收率为90%，则液气比与最小液气比之比值为( )。

- 1 -

A、1.5 B、1.8 C、2 D、3

6、根据双膜理论，当溶质在液体中溶解度很小时，以液相表示的总传质系数将( )。 A、大于液相传质分系数 B、近似等于液相传质分系数 C、小于气相传质分系数 D、近似等于气相传质分系数

7、在填料塔中用清水吸收混合气中氨，当用水量减小时，气相总传质单元数NOG将( )。

A、增加 B、减小 C、不变 D、不确定

8、逆流操作的填料塔，当脱吸因数S>1时，且填料层无限高时，气液两相平衡出现在( )。

A、塔顶 B、塔底 C、塔上部 D、塔下部

9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成X2增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将( )。

A、增加 B、减小 C、不变 D、不确定

10、在逆流吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气中溶质。平衡关系符合Henry定律。当进塔气相组成Y1增大，其它条件不变，则出塔气体组成Y2和吸收率η的变化为( )。

A、Y2增大、η减小 B、Y2减小、η增大 C、Y2增大、η不变 D、Y2增大、η不确定 三、问答题

1、某逆流吸收塔操作时，因某种原因致使吸收剂入塔量减少，以至操作时液气比小于原定的液气比，则将发生什么情况？

2、某吸收塔H＝∞，气体量G与组成y1和液相组成x2不变，平衡关系符合Henry定律，试分析在以下两种情况下增大吸收剂的量L，对吸收过程有何影响？

(1)L/G＞m (2)L/G＜m

3、相平衡在吸收过程中有何应用？ 四、推导题

在填料吸收塔中，逆流操作，用纯溶剂吸收混合气体中溶液质组分。已知进塔气相组成为Y1，气液平衡关系为Y=mX，试推导最小液气比(L/G)min与吸收率η间的关系？

五、计算题

1、在逆流常压填料吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分。进塔气相组成为5%(体积)，吸收率为98%。吸收剂用量为最小用量的1.4倍。操作条件下气液平衡关系为Y=1.2X(Y、X为摩尔比)，气相体积总传质系数KYa为180kmol/(m3.h)。若混合气流量为2826标准m3/h，按标准状况下计的气体空塔速度为1m/s。试求：

(1)出塔液相组成X1，摩尔比； (2)清水的耗用量L； (3)填料层的高度H。

2、在逆流填料吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分。操作温度为20℃，压强为101.33kPa，相应的混合气流量为480m3/h。进塔气相组成为0.015(摩尔分率)，吸收率为98%，出塔液相组成可达到与入塔气相浓度平衡浓度的80%。平衡关系为Y=0.75X(Y、X为摩尔比)。试求：

(1)出塔液相组成； (2)清水用量，kg/h。

3、在一逆流接触的填料吸收塔中，用纯水吸收空气～氨混合气中的氨，入塔气体中含NH39%，要求吸收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.2倍，操作条件下的平衡关系为y*＝1.2x。传质单元高度为0.8m。试求：

- 2 -

(1)填料层高度H。

(2)若改用含NH30.05%（摩尔分率）的稀氨水作吸收剂，x1及其它条件均不变，吸收率为多少？

4、在某填料塔内用水吸收混合气中的可溶组分。混合气体初始含量为0.02(摩尔分数，下同)，吸收剂为解吸之后的循环水，液气比为1.5，在操作条件下，气液平衡关系为y=1.2x，两相呈逆流接触。

当解吸塔操操作正常时，解吸后水中溶质含量为0.001，出吸收塔气体残余含量为0.002；若解吸塔操作不正常时，解吸后水中的溶质含量上升为0.005，其他操作条件不变，试求：

(1)此时出吸收塔气体中溶质的残余含量为多少； (2)此时吸收过程的平均推动力是多少？

5、某填料塔逆流吸收操作，操作压力101.3kPa，温度303K，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质，当操作液气比为2.0时，溶质回收率可达96%。已知该物系在低浓度下的平衡关系为y＝0.9x，吸收过程大致为气膜控制，总传质系数Kya与气体流率的0.8次成正比。

今混合气体流率增加15%，而液量及气液进口浓度不变，试求： (1)溶质吸收率有何变化；

(2)吸收塔的平均推动力有何变化？

气体吸收单元自测题（答案）

一、填空题

1．组分在溶剂中溶解度的差异2．难溶3．大于、上方4．易溶、0.0997 5．液相、气相；降低、升高

6．存在气液相界面、在相界面上气液达到平衡、传质阻力集中在液膜和气膜内；气

膜、液膜 7．几乎不变、增大 8．增大、增加 9．无限高10．90%

11．mG/L、L/mG12．减小、减小、减小、不变、减小、不变13．不变、减小、减小 14．减小、增大 二、选择题

1．A 2．D 3．A 4．C 5．C 6．B 7．A 8．B 9．C 10．C 三、问答题

1、答：气体出塔含量y2增大，达不到设计要求，液体出塔含量x1也增大。

2、答：(1)在L/G＞m情况下，y2受相平衡约束等于mx2，增大L不会降低y2，只会无谓降低x1，增大操作负荷。

(2)在L/G＜m情况下，增L大对降低y2效果显著。

3、答：判断过程方向；指明过程极限；计算过程推动力。 四、推导题

推导：出塔气相组成

Y2?(1??)Y1

由最小液气比的定义式得

Y1?Y2Y1?Y2?L??? ??*X1?X2Y1/m?X2?G?min因为以纯溶剂为吸收剂，所以X2＝0，则

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Y1?(1??)Y1?L???m[1?(1??)]?m? ??Y1/m?G?min五、计算题

1、解：出塔气气相组成

Y2?(1??)Y1?(1?0.98)?0.050.95?0.001053

最小液气比

Y1?Y20.05263?0.001053?L????1.176 ??GY/m?X0.05263/1.2??min12气体处理量为

G?pVRT11.4?1.176?101.325?28268.314?273?126.16kmol/h

(1)出塔液相组成

X1?GL(Y1?Y2)?(0.05263?0.001053)?0.03133

(2)清水的耗用量

L?1.4?1.176?126.16?207.71kmol/h

(3)填料层高度

塔横截面积为

??2826/36001?0.785m

2

气相总传质单元高度

HOG?GKYa??126.16180?0.785?0.893m

平均对数推动力为

?Ym?(Y1?mX1)?(Y2?mX2)ln ?0.005259Y1?mXY2?mX12?0.05263?1.2?0.03133?0.001053ln0.05263?1.2?0.031330.001053

气相总传质单元数

NOG?Y1?Y2?Ym?0.05263?0.0010530.005259?9.81

填料层高度

H?HOGNOG?0.893?9.81?8.76m

2、解：(1)出塔液相组成

X1?Y1/0.75?0.8?0.0151?0.015?0.80.75?0.0162

(2)清水用量

- 4 -

出塔气体中溶质的浓度为

Y2?(1??)Y1?(1?0.98)?0.0151?0.015?0.000305

入塔气相组成

Y1?0.015228

入塔气体的量

G?pVRT?101.33?4808.314?293?19.9665kmol/h

L?G(Y1?Y2)X1?X2?19.9665?(1?0.015)?(0.015228?0.000305)0.0162?325.24kg/h

?18.069kmol/h3、解：(1) y1?0.09x2?0y2?(1?0.95)?0.09?0.0045

L/G?1.2(L/G)min?1.2(0.09?0.0045)/(0.09/1.2)?1.368

x1?G(y1?y2)/L?(0.09?0.0045)/1.368?0.0625?y1?0.09?0.0625?1.2?0.015?y2?0.0045?ym?(0.015?0.0045)/Ln(0.015/0.0045)?0.00872NOG?(0.09?0.0045)/0.00872?9.8H?9.8?0.8?7.84m

(2)y1?0.09x1?0.0625x2?0.0005

? L/G不变? (y1?y2)/(x1?x2)?1.368 ??1?y2/y`?1?(0.0052/0.09)?94.240解得： y2?0.00520

5、解：解吸塔操作正常时，吸收塔液体出口含量

x1?GL(y1?y2)?x2?0.02?0.0021.5?0.001?0.013

此时吸收过程的平均推动力与传质单元数分别为：

?ym?(y1?mx1)?(y2?mx2)ln ?0.00211y1?mx1y2?mx2?(0.02?1.2?0.013)?(0.002?1.2?0.001)ln0.02?1.2?0.0130.002?1.2?0.001

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