吸收试题库参考答案2014

吸收试题

一、 填空题：

1、溶解平衡时液相中___溶质的浓度___,称为气体在液体中的平衡溶解度;它是吸收过程的____极限____,并随温度的升高而____减小___,随压力的升高而___增大____。 2、压力____增大___，温度____降低_____，将有利于解吸的进行。

3、由双膜理论可知,____双膜___为吸收过程主要的传质阻力;吸收中,吸收质以_____分子扩散____的方式通过气膜,并在界面处____溶解____,再以____分子扩散____的方式通过液膜。

4、填料塔中,填料层的压降与_____液体喷淋量_____及_____空塔气速_____有关,在填料塔的△P/Z与u的关系曲线中，可分为____恒持液量区___、 ____载液区____及___液泛区____三个区域。 5、吸收操作的依据是____混合物中各组分在同一溶剂中有不同的溶解度____,以达到分离气体混合物的目的。

6、亨利定律的表达式p*?Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为___难溶___气体。

7、对极稀溶液，吸收平衡线在坐标图上是一条通过 原 点的 直 线。 8、对接近常压的低溶质浓度的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E___不变___，相平衡常数m___减小____，溶解度系数H____不变_____。

9、由于吸收过程中，气相中的溶质组分分压总是___大于_____溶质的平衡分压，因此吸收操作线总是在平衡线的____上方_____。

10、吸收过程中，KX是以___X* - X___为推动力的总吸收系数，它的单位是___kmol/(m2.s)__。

11、若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为

111H??，其中表示___

kLKLkLkG液膜阻力____，当___H/kG____项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。

12、在1atm、20℃下某低浓度气体混合物被清水吸收,若气膜吸收系数

kG?0.1kmol/(m2.h.atm),液膜吸收系数kL?0.25 kmol/(m2.h.atm),溶质的溶解度系数

H?150 kmol/(m3.atm),则该溶质为易溶_气体,气相吸收总系数

KY?____0.0997___kmol/(m2.h.△Y)。

13、吸收操作中增加吸收剂用量，操作线的斜率___增大___，吸收推动力___增大___。 14、当吸收剂用量为最小用量时，完成一定的吸收任务所需填料层高度将为___无限高。 15、用吸收操作分离气体混合物应解决下列三方面问题：_溶剂的选择 、 溶剂的再生 与 吸收设备 。

16、在填料塔操作时，影响液泛气速的因素有__填料的特性___ 、___流体的物性___和____液气比_____。

17、在填料塔设计中，空塔气速一般取____液泛_____气速的50% ~ 80%。若填料层较高，为了有效地润湿填料，塔内应设置____液体的再分布____装置。

1

18、填料塔操作中，气液两相在塔内互成___逆__流接触，两相的传质通常在_填料表面___的液体和气体间的界面上进行。

19、吸收操作线是通过____物料衡算__得来的，在Y-X图上吸收操作线通过（D:X2、Y2 ）、（E:X1、Y1 ）两点。

20、在吸收操作中，____气相___总量和____液相_____总量将随吸收过程的进行而改变，但____惰性气体___和____溶剂___的量则始终保持不变。

二、选择题

1、吸收操作的目的是分离_____C______ A.液体均相混合物 B.气液混合物

C.气体混合物 D.部分互溶的液体混合物

2、难溶气体的吸收是受______B_______ A.气膜控制 B.液膜控制 C.双膜控制 D.相界面

3、在吸收塔的计算中，通常不为生产任务所决定的是：_____D_______ A.所处理的气体量 B.气体的初始和最终组成

C.吸收剂的初始浓度 D.吸收剂的用量和吸收液的浓度

4、在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时，____D_______。 A.吸收率趋向最高 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

5、设计中，最大吸收率ηmax与_____ B____无关。 A.液气比 B.吸收塔型式

C.相平衡常数m D.液体入塔浓度X2 6、亨利定律适用的条件是_____C____ A.气相总压一定，稀溶液

B.常压下，稀溶液

C.气相总压不超过506.5kpa，溶解后的溶液是稀溶液 D.气相总压不小于506.5kpa，溶解后的溶液是稀溶液 7、吸收塔内，不同截面处吸收速率 。 A

（A）各不相同 （B）基本相同 （C）完全相同 （D）均为0

8、在一符合亨利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：______D_______

A.正值 B.负值 C.零 D.不确定 9、只要组分在气相中心的分压_____A__________液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，直至达到一个新的平衡为止。

A.大于 B.小于 C.等于 D.不等于 10、对于低浓度溶质的气液传质系统A、B，，在同样条件下，A系统中的溶质的溶解度较B系统的溶质的溶解度高，则它们的溶解度系数H之间的关系为：______A_______

A．HA＞HB B．HA＜HB C．HA＝HB D．不确定

11、对于低浓度溶质的气液传质系统A、B，在同样条件下，A系统中的溶质的溶解度较B系统的溶质的溶解度高，则它们的相平衡常数m之间的关系为：______B_______

A．mA＞mB B．mA＜mB C．mA＝mB D．不确定

2

12、下列不为双膜理论基本要点的是：______D________ A.气、液两相有一稳定的相界面，两侧分别存在稳定的气膜和液膜 B.吸收质是以分子扩散的方式通过两膜层的，阻力集中在两膜层内 C.气、液两相主体内流体处于湍动状态

D.在气、液两相主体中，吸收质的组成处于平衡状态 13、下列叙述错误的是：_____D_______

A.对给定物系，影响吸收操作的只有温度和压力 B.亨利系数E仅与物系及温度有关，与压力无关 C.吸收操作的推动力既可表示为（Y—Y*），也可表示为（X*—X） D.降低温度对吸收操作有利，吸收操作最好在低于常温下进行 14、吸收操作中，当X*>X时：______C______

A.发生解吸过程 B.解吸推动力为零 C.发生吸收过程 D.吸收推动力为零 15、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：__B___ 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 16、根据双膜理论，当溶质在液体中溶解度很大时，以气相表示的总传质系数将：___D__ 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

17、气相吸收总速率方程式中，下列叙述正确的是：______C________

A.吸收总系数只与气膜有关，与液膜无关 B.气相吸收总系数的倒数为气膜阻力 C.推动力与界面浓度无关 D.推动力与液相浓度无关

18、操作中的吸收塔，当其他操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将：

____A______ A.增大 B.降低 C.不变 D.不确定

19、低浓度逆流吸收操作中，若其它操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相总传质

单元数NOG将：_____B_______

A.增大 B.减小 C.不变 D.不确定 20、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_____ A.X*—X B.X—X* C.Xi—X D.X—Xi 21、在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成差表示）为：_____B_____ A.Y*—Y B.Y—Y* C.Yi—Y D.Y—Yi

22、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/V为2.7，平衡关系

可表示为Y=1.5X（Y，X为摩尔比），溶质的回收率为90%，则液气比与最小液气比之比值为：_______C_______

A.1.5 B.1.8 C.2 D.3 23、在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时：_______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

24、吸收操作中，当物系的状态点处于平衡线的下方时：______C______ A.发生吸收过程 B.吸收速率为零

C.发生解吸过程 D.其他条件相同时状态点距平衡线越远,吸收越易进行

3

25、吸收操作中，最小液气比______D_______ A.在生产中可以达到 B.是操作线的斜率

C.均可用公式进行计算 D.可作为选择适宜液气比的依据 26、吸收操作中的最小液气比的求取：______C_______ A.只可用图解法 B.只可用公式计算 C.全可用图解法 D.全可用公式计算 27、吸收操作中，增大吸收剂用量使：______B_______ A.设备费用增大,操作费用减少 B.设备费用减少,操作费用增大 C.设备费用和操作费用均增大 D.设备费用和操作费用均减少 28、逆流吸收操作线：______C_______

A.表明塔内任一截面上气、液两相的平衡组成关系 B.在X-Y图中是一条曲线

C.在X-Y图中的位置一定位于平衡线的上方 D.在X-Y图中的位置一定位于平衡线的下方

29、吸收操作中，完成指定的生产任务，采取的措施能使填料层高度降低的是：

______B______ A.用并流代替逆流操作 B.减少吸收剂中溶质的量 C.减少吸收剂用量 D.吸收剂循环使用 30、关于适宜液气化选择的叙述错误的是：_______A______

A.不受操作条件变化的影响 B.不能少于最小液气比

C.要保证填料层的充分湿润 D.应使设备费用和操作费用之和最小 31、吸收塔尾气超标，可能引起的原因是：______D_______

A.塔压增大 B.吸收剂降温 C.吸收剂用量增大 D.吸收剂纯度下降 32、吸收操作气速一般：______D_______

A.大于泛点气速 B.大于泛点气速而小于载点气速 C.小于载点气速 D.大于载点气速而小于泛点气速

33、在常压下，用水逆流吸收空气中的二氧化碳，若用水量增加，则出口液体中的二氧化碳浓度将：______B_______

A.变大 B.变小 C.不变 D.不确定 34、吸收过程产生的液泛现象的主要原因是：_____C_______

A.液体流速过大 B.液体加入量不当 C.气体速度过大 D.温度控制不当 35、吸收塔中进行吸收操作时，应：______B_______

A.先通入气体后进入喷淋液体 B.先进入喷淋液体后通入气体

C.先进气体或液体都可以 D.增大喷淋量总是有利于吸收操作的 36、对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大_____A______的流速。

A.气相 B.液相 C.气液两相 D.视具体情况而定 37、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吸收液浓度趋于最低 D.吸收液浓度趋于最高

38、吸收在逆流操作中，其它条件不变，只减小吸收剂用量（能正常操作），将引起：_______C______ A.操作线斜率增大 B.塔底溶液出口浓度降低

4

C.吸收推动力减小 D.尾气浓度减小

39、吸收操作过程中,在塔的负荷范围内,当混合气处理量增大时,为保持回收率不变,可采取的措施有：______A_______

A.降低操作温度 B.减少吸收剂用量 C.降低填料层高度 D.降低操作压力

40、其它条件不变，吸收剂用量增加，填料塔压强降______C_______

A.减小 B.不变 C.增加 D.视具体情况而定 41、吸收时，气体进气管管端向下切成45度倾斜角，其目的是为了防止：____B______ A.气体被液体夹带出塔 B.塔内向下流动液体进入管内 C.气液传质不充分 D.液泛

42、吸收塔底吸收液出料管采用u型管的目的是：_____A_______ A.防止气相短路 B.保证液相组成符合要求 C.为了热膨胀 D.为了联接管道的需要

43、除沫装置在吸收填料塔中的位置通常为：_______A_______ A.液体分布器上方 B.液体分布器下方 C.填料压板上方 D.任一装置均可

44、某低浓度气体溶质被吸收时的平衡关系服从亨利定律,且kY=3×10-5kmol/(m2·s)，kx=8×10-5kmol/(m2·s),m=0.36，则该过程是：_____A_______

A.气膜阻力控制 B.液膜阻力控制 C.气、液两膜阻力均不可忽略 D.无法判断 45、下列叙述正确的是：_____D_______

A.液相吸收总系数的倒数是液膜阻力

B.增大难溶气体的流速，可有效的提高吸收速率

C.在吸收操作中，往往通过提高吸收质在气相中的分压来提高吸收速率 D.增大气液接触面积不能提高吸收速率 46、某吸收过程，已知气膜吸收系数kY为4×10-4kmol/(m2·S),液膜吸收系数kX为8×10-4 kmol/(m2·S),由此可判断该过程：_______D_______

A.气膜控制 B.液膜控制 C.双膜控制 D.判断依据不足 47、下列说法错误的是：______C______

A.溶解度系数H值很大，为易溶气体 B.相平衡常数m值很大，为难溶气体 C.亨利系数E值很大，为易溶气体 D.亨利系数E值很大，为难溶气体

48、能改善液体壁流现象的装置是： C

A.填料支承 B.液体分布 C.液体再分布 D.除沫 49、低浓度逆流吸收操作中，若其它入塔条件不变，仅增加入塔气体浓度Y1，则：出塔气体浓度Y2将 。 A

A．增加； B．减小； C．不变； D．不确定。

50、某合成氨厂变换气中含CO2 27%（体积），其余为N2、H2、CO（可视作惰性气体），含量分别为18%、52.4%、2.6%，CO2对惰性气体的比摩尔分数为______,比质量分数为____。

①0.37，1.74 ② 1.74，0.37 ③1.37，0.74 ④0.74，1.37 ①

51、由手册中查得稀氨水的密度为0.9939，若100g水中含氨1g，其浓度为-_______kmol/m。 ③

5

3

11、吸收操作的全塔物料衡算有何应用？何谓回收率？

答：对逆流操作的填料吸收塔，作全塔溶质组成的物料衡算，可得

V(Y1-Y2)?L(X1-X2)

吸收塔的分离效果通常用溶质的回收率来衡量。回收率（又称吸收率）定义为

?A?被吸收的溶质量Y1?Y2??100%

混合气中溶质总量Y1通常，进塔混合气流量和组成是吸收任务规定的，若吸收剂的流量和组成被选定，则V、L、

Y1、X1均为已知；又根据吸收任务规定的溶质回收率?A，可求得出塔气体的组成Y2；然

后求得出塔的吸收液组成X1。

12、何谓传质单元高度和传质单元数？它们的物理意义如何？

答：通常将填料层高度基本计算式的右端分为两部分来处理，该式右端的数组V/KYa?是由过程条件所决定的，具有高度的单位，以HOG表示，称为气相总传质单元高度。式中积分项内的分子与分母具有相同的单位，整个积分为一个无因次的数值，以NOG表示，称为气相总传质单元数。于是填料层高度基本计算式可以表示为 Z?HOGNOG 同理，有 Z?HOLNOL 其中 H0G?Lx1dX NOG??

x2X??XKXa?由此可见，计算填料层高度的通式为：

填料层高度=传质单元高度×传质单元数

传质单元高度反映传质阻力及填料性能。若吸收阻力愈大，填料的有效表面积愈小，则每个传质单元所相当的填料层高度愈高。 传质单元数反映吸收过程的难易程度。若任务所要求的气体浓度变化愈大，过程的推动力愈小，则吸收过程愈难，所需的传质单元数愈大。

若NOG等于1，即气体经一段填料层高度的组成变化（Y1?Y2）恰等于此段填料层内推动力的平均值(Y?Y)m，那么这段填料高度就是一个气相传质单元高度（Z?HOG）。

?

13、如何用平均推动力法计算传质单元数？使用条件是什么？

答：在吸收过程中，若平衡线和操作线均为直线时，则可仿照传热中对数平均温度差推导方法。根据吸收塔塔顶基塔底两个端面上的吸收推动力来计算全塔的平均推动力，以

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NOG为

例，即

?Ym?(Y1?Y1)?(Y2?Y2)ln???Y1?Y1?Y2?Y2??Y1??Y2

?lnY1?Y2故 NOG?Y1?Y2 式中?Ym称为全塔气相对数平均推动力。 ?Ym若

1?Y11?X1则相应的对数平均推动力可用算数平均推动力进行计算，??2或??2，

2?Y22?X2?Y1??Y2。 2即?Ym?

14、试述填料塔的结构？ 答：填料塔为连续接触式的气液传质设备，可应用于吸收、蒸馏等分离过程。塔体为圆筒形，两端装有封头，并有气、液体进、出口接管。塔下部装有支撑板，板上充填一定高度的填料。操作时液体自塔顶经分布器均匀喷洒至塔截面上，沿填料表面下流经塔底出口管排出；气体从支撑板下方入口管进入塔内，在压强差的作用下自下而是地通过填料层的空隙而由塔的顶部气体出口管排出。填料层内气液两相呈逆流流动，在填料表面的气液界面上进行传质（或传热），因此两相组成沿塔高连续变化。由于液体在填料中有倾向于塔壁流动，故当填料层较高时，常将其分成若干段，在两段之间设置液体再分布装置，以有利于流体的重新均匀分布。

填料塔结构简单，且有阻力小用便于用耐腐蚀材料制造等优点，对于直径较小的塔，处理有腐蚀性的物料或要求压强降较小的真空蒸馏系统，更宜采用填料。

15、填料有哪些主要特性？如何选择？

答：填料是填料塔的核心，填料性能的优劣是填料塔能否正常操作的关键。 表示填料特性的参数主要有以下几项。

（1） 比表面积a （2） 空隙率?

（3） 填料因子a/

?3，湿填料因子，以?表示

在选择填料时，一般要求填料的比表面积大，空隙率大，填料润湿性好，单位体积填料的质量轻，造价低及具有足够的力学强度和化学稳定性。

16、填料塔有哪些附件？各自有何作用？

答：填料塔的附件主要有填料支承装置、液体分布装置、液体再分布装置和除沫装置等。合理选择和设计填料塔的附件，可保证填料塔的正常操作和良好的性能。

（1） 填料支承装置

填料支承装置的作用是支承填料及其所持有液体的质量，帮支承装置应有足够的力学强度。同时，应使气体和液体可顺利通过，避免在支承装置处发生液泛现象，保证填料塔的正

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常操作。

（2） 液体分布装置

若液体分布不匀，填料表面不能被液体润湿，塔的传质效率就会降低。因此要求塔顶填料层上应有良好的液体初始分布，保证有足够数目且分布均匀的喷淋点，以防止塔内的壁流和沟流现象发生。

（3） 流体再分布装置

当液体在乱堆填料层内向下流动时，有偏向塔壁流动的倾向。为将流到塔壁处的液体重新汇集并引入塔中央区域，应在填料层中每隔一段高度设置液体再分布装置。

（4）除沫装置

除沫装置安装在塔顶液体分布器上方，用于除去出口气体中夹带的液滴。常用的除沫装置有丝网除沫器，折流板除沫器及旋流板除尘器等。

此外，在填料层顶部应设置填料压板或挡网，以免因气速波动而将填料吹出或损坏。

17、吸收过程的相组成用什么来表示？为什么？

答：在吸收过程中,随着吸收过程的不断进行,吸收中气相和液相的总的质量和总的摩尔数不断地发生着变化, 惰形气体和吸收剂不变，为此,为了计算上的方便,分别以惰形气体和吸收剂为基准的质量比和摩尔比来表示吸收过程的相组成。

18、吸收剂、吸收质、惰性气体和吸收液？

答：吸收质： 混合气体中能够溶解的组份。用“A”来表示。

惰性气体： 不能被吸收(溶解)的组份。用“B”来表示。 吸收液 ： 吸收操作所得到的溶液。

吸收剂 ： 吸收过程中所用的溶剂. 用“S”来表示。

19、吸收过程为什么常常采用逆流操作？ 答：降至塔底的液体恰与刚刚进塔的气体相接触，有利于提高出塔吸收液的浓度从而减少吸收剂的消耗量；升至塔顶的气体恰与刚刚进塔的吸收剂相接触，有利于降低出塔气体的浓度，从而提高溶质的吸收率。

20、何谓吸收速率？写出任意一个气膜、液膜及总的吸收速率方程式？（标出其吸收系数的单位）

答：单位时间内单位相际传质面积上吸收的溶质量。

kG—气膜吸收糸数 KmolNA?kG.?P?Pi?

m.s.atm2

NA?kL?Ci?C?NA?KG.P?P?kL—液膜吸收糸数 ms

Kmol

??

KG—吸收总糸数

。

??m2.s.?KN2?m??21、填料可分哪几类？对填料有何要求？

答：填料可分为：实体填料和网体填料。

填料的要求：要有较大的比表面积；要有较高的空隙率；要求单位体积填料的重量轻、

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造价低、坚固耐用、不易堵塞、有足够的机械强度和良好的化学稳定性。

22、什么是享利定律？其数学表达式怎样？

答：当总压不太高时，在一定的温度下，稀溶液上方的气体溶质组份的平衡分压与该溶质在液相中的浓度之间的关系

亨利定律的其实表达形式

??P??E.x P??CH y?mx Y?mX。

23、H、E、m、分别表示什么？随温度的变化情况如何？ 答：H指溶解度系数；E指享利系数；m指相平衡常数。

H随着温度的升高而减少；E和m随着温度的升高而增加。

24、什么是气膜控制？什么是液膜控制？

答： 对于易溶气体，液膜阻力可以忽略不计，气膜阻力控制着整个吸收过程的速率，吸收总推动力的绝大部分用于克服气膜阻力。称为“气膜控制”。

对于难溶气体，气膜阻力可以忽略不计，液膜阻力控制着整个吸收过程的速率，吸收总推动力的绝大部分用于克服液膜阻力。称为“液膜控制”。

25、何谓溶解度？溶解度与哪些因素有关？溶解度曲线有何规律？ 答：平衡时，气体在液相中的饱和浓度即为气体在液体中的溶解度。

气体溶质在一定溶剂中的溶解度与物系的压强、温度及该溶质在气相中的组成相关。 由溶解度曲线可知：

①同一溶剂中，相同的条件下不同气体的溶解度差别很大； ②同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度降低而增大； ③同一溶质，在相同温度下，溶解度随气相分压增高而增大。

五、计算题

1、二氧化碳的体积分数为30%的某种混合气体与水充分接触，系统温度为30℃，总压为101.33 kPa。试求液相中二氧化碳的平衡组成，分别以摩尔分数和物质的量浓度表示。

在操作范围内亨利定律可使用。

解：混合气体按理想气体处理，则由分压定律可知，二氧化碳在气相中的分压为

101.33?0.?3 p?P?y?3Pa0 k

5 在30℃时二氧化碳以摩尔分数在水中的亨利系数E为1.88?10 kPa。 液相中二氧化碳以摩尔分数表示的平衡组成为

xc??P30.4??1.617?10?4 5E188?10 以物质的量浓度表示的平衡组成为

??H?p

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其中 H??sEMs

则

c???sEMsp?1000?30.4?8.98?10?3kmol/m3 51.88?10?182、在总压为101.33 kPa和温度为20℃下，测得氨在水中的溶解度数据为：溶液上方

氨平衡分压为0.8 kPa时，气体在液体中的溶解度为1g(

NH3)/100g(

H2o)。试求亨利

系数E、溶解度系数H和平衡常数m。假设该溶液遵守亨利定律。 解：亨利常数E可由下式计算：

* E?p /x1.0/1.7?0.01048

1.0/1.7?100/180.8?76.3 kPa 则 E?0.01048 其中 x? 溶解度系数H可由下式计算：

H??sEMs?1000?0.728kmol/（m3? kPa）

76.3?18 相平衡常数m可由下式求得

y? m?

xp?0.8 其中 y???0.0079

p101.33? 则 m?0.0079?0.754

0.01048 m也可由下式求得 m?E76.3??0.753 P101.33

3、在常压101.33kPa、温度下，溶质组成为0.05（摩尔分数）的CO2-空气混合物

与浓度为1.1?10kmol/m的25水溶液接触，试判断传质过程方向。 已知常压、25℃下CO2在水中的亨利系数E为1.660?10kPa。 解：将亨利系数E换算为相平衡常数m,即

5?33E1.66?105?103m???1.638

P1.0133?105

15

将实际溶液的物质的量浓度换算为摩尔分数，即

1.1?10?3x???1.98?10?5

?s1000/18Msc判断过程方向时，由液相分析：

x??y0.05??3.05?10?5?x?1.98?10?5 m1.638故CO2由气相传递到液相，进行吸收。 由气相分析：

y??mx?1.638?1.98?10?5?0.0324?y?0.05

结论同上，该过程为吸收。

4、在压强为101.33kPa下，用清水吸收含溶质A的混合气体，平衡关系服从亨利定律。在吸收塔某截面上，气相主体溶质A的分压为4.0kPa，液相中溶质A的摩尔分数为0.01，相平衡常数m为0.84，气膜吸收系数KY为2.776?10kmol/(m?s)；液膜吸收系数

?52Kx为3.86?10?3kmol/(m2?s)，试求：

（1）气相总吸收系数KY，并分析该吸收过程控制因素； （2）吸收塔截面上的吸收速率NA 解：（1）气相总吸收系数KY 由下式求得：

11m10.84424?????3.602?10?2.76?10?3.629?10KYKYKX2.776?10?53.86?10?3故KY?1?2.756?10?5kmol/(m2?s)43.629?1042

由计算结果可知，气膜阻力1/KY为3.602?10（m?s）/kmol,液膜阻力

2m/Kx为2.716?10（m2?s）/kmol,，液膜阻力约占总阻力的0.7%，故该吸收过程为气膜阻

力控制。

（2）吸收速率NA

Y?

p4.0??0.0411； P-p101.33?4.016

X?x0.01??0.0101； 1-x1?0.01Y??mX?0.84?0.0101?0.00848

则NA?KY(Y?Y)?2.756?10?(0.0411?0.00848)?0.899?10kmol/(m?s)

*?5?62 5、在常压逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组成A.已知操作温度为27℃，

混合气体处理量为1100m/h,清水用量为2160kg/h。若进塔气体中组分A的体积分数为0.05，吸收率为90%，试求塔底吸收液的组成，以摩尔比表示。 解：吸收塔吸收液组成可由全塔物料蘅算求得，即

3V(Y1?Y2)?X2L其中X2?0X1?Y1?y10.05??0.05261?y11?0.05Y2?Y1(1??A)?0.0526?(1?0.90)?0.00526L'2160L???120kmol/hM18V'2731100273V???(1?y1)???(1?0.05)?42.45kmol/h22.4273?t22.4273?27故X1?

42.45?(0.0526?0.00526)?0.0168 1206、在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体溶质组分A，吸收塔内操作压强为106kPa，

3温度为30℃，混合气流量为1300m/h，组成为0.03（摩尔分数），吸收率为95%。若吸收

剂用量为最小用量的1.5倍，试求进入塔顶的清水用量L及吸收液的组成。操作条件下平衡关系为Y=0.65X。 解：（1）清水用量

进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为

V'273P1300273106???(1?y1)????(1?0.03)?53.06kmol/h22.4273?t101.3322.4273?30101.33y10.03Y1???0.030931?y11?0.03V?Y2?Y1(1??A)?0.03093?(1?0.95)?0.00155X2?0 m?0.65

17

最小吸收剂用量为

Lmin?VY1?Y253.06?(0.03093?0.00155)??32.8kmol/h则清水用量为

Y10.03093/0.65?X2mL?1.5Lmin?1.5?32.8?49.2kmol/h

（2）吸收液组成

根据全塔物料衡算可得

X1?V(Y1?Y2)53.06?(0.03093?0.00155)?X2??0?0.0317 L49.27、在常压逆流吸收塔中，用纯吸收剂吸收混合气中的溶质组分。进塔气体组成为4.5%

（体积），吸收率为90%，出塔液相组成为0.02（摩尔分数），操作条件下相平衡关系为Y=1.5X（Y、X为摩尔比）。试求塔顶、塔底及全塔平均推动力，以摩尔比表示。 解：理想气体的体积分数等于摩尔分数，故进塔气相组成为

Y1?y10.045??0.047 1?y11?0.045出塔气相组成为

Y2?Y1(1??A)?0.047(1?0.9)?0.0047

进塔液相组成为

X2?0

出塔液相组成为

X1?x10.02??0.0204 1?x11?0.02塔顶气相推动力为

?Y2?Y2?Y2??Y2?mX2?0.0047?0?0.0047

塔底气相推动力为

?Y1?Y1?Y1??Y1?mX1?0.0047?1.5?0.0204?0.0164

全塔气相平均推动力为

?Ym??Y1??Y20.0164?0.0047??0.0094 ?Y10.0164lnln0.0047?Y2

8、在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分A。进塔气体组成为0.03（摩尔比），吸收率为99%，出塔液相组成为0.013（摩尔比）。操作压强为101.33kPa/(㎡.h),气相体积吸收总系数为0.95kmol/(m?h?kPa),试求所需的填料层高度。

18

3解：填料层高度用下式计算：

Z?HOGNOG?Y?YV?12

KYa??Ym其中Y1?0.03 Y2?Y1(1??A)?0.03?(1?0.99)?0.000 3X1?0.03 X2?0 ?Ym?(Y1?mX1)?(Y2?mX2)(0.03?2?0.013)?(0.0003?0)??0.00143

Y1?mX10.03?2?0.013lnln0.0003Y2?mX2KYa?KGa?P?0.95?101.33?96.26kmol/(m3?h)V?54kmol/(m2?h)?54(0.03?0.0003)则Z???11.7m96.260.00143

9、填料吸收塔某截面上气、液相组成分别为Y=0.05、X=0.01（皆为摩尔比），气液平衡关系为Y=2.0X，若气膜吸收系数

KY为0.03kmol/(m3?s)，液膜吸收系数

KX为

0.02kmol/(m3?s)，试求两相间吸收总推动力、总阻力、吸收速率及各相阻力的分布。 解：吸收推动力为

以气相组成表示 ?Y?Y?mX?0.25?2?0.01?0.03 以液相组成表示 ?X? 吸收总阻力为

Y0.05?X??0.01?0.015 m21K?Y1k?mYk?X12??133.3(m2?s)/kmol 0.030.020.03?2.25?104kmol/(m2?s) 133.3吸收速率为

NA?KY(Y?Y)?1/kY??气膜阻力占总阻力的分数为

1/KY1/0.03?100%?25%

133.3计算结果表明，当相平衡常数m为2.0时，气膜阻力占总阻力的1/4，即相应的总推动力的1/4用于气相传质，克服气膜阻力。

10、在逆流操作的填料吸收塔中，用循环溶剂吸收混合气中的溶质。进塔气相组成为0.091（摩尔分数），入塔液相组成为21.74g溶质/kg溶液。操作条件下气液平衡关系为

19

y?。若液气比L/V为0.9，试求最大吸收率和吸收液的组成。?0.86x（y、x为摩尔分数）

已知溶质摩尔质量为40kg/mol，溶剂摩尔质量为18kg/kmol。

解：先将已知的气液相组成换算为摩尔比，即

yY?1?y11?10.091?0.1001

1?0.091x2?21.74/40?0.0099

21.741000?21.74?4018X2?yy?2x1?x2?20.0099?0.01

1?0.0099当逆流操作时，因L/V>m，平衡线和操作线交点的位置在塔顶，即

?0.86x2?0.86?0.0099?0.008514?2?0.008514?0.008587

1?0.008514最大吸收率为

?X1?

max?Y1?Y2Y1??0.1001?0.008587?0.914?91.4%

0.10011(0.1001?0.008587)?0.01?0.112 0.93

吸收液组成为

V?(Y1?Y2)?LX2?11、在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦炉气中氨，氨的浓度为8g/标准m，混合气处理量为4500标准m/h。氨的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。操作压强为101.33kPa，温度为30℃，气液平衡关系可表示为Y*=1.2X（Y、X为摩尔比）。气相总体积吸收系数KYa为0.06kmol/(m?h),空塔气速为1.2m/s，试求： （1）用水量

23L，kg/h；

''（2）塔径和塔高，m 解：(1)用水量

L

Y?YX?X1?122先求最小用水量，即

L?Vmin

20

18、某填料吸收塔用纯轻油吸收混合气中的苯，进料量为1000标准m3h。进料气中

含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。要求回收率95%。操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，平衡关系为Y=1.4X。已知体积吸收总系数为Kya?125Kmol3均分子量为170。求轻油用量和完成该生 产任务所需填料层高度？ 解： Y1?m.h，轻油的平

0.05?0.0526，Y2?Y1.?1????0.0526.?1?95%??0.00263

1?0.05 X2?0，?Y?Y0.0526?0.00263?L??1.33 ?min?1?2?0.0526V??X1?X21.4 L?1.5.1.33L?1.5.1.33.1000 WL?170.89.1?15147 ?Y2?0.00263，X1??89.1Kmol 22.4hKgh

V?Y1?Y2??0.02825，?Y1?0.01305 L ?Ym?0.00651，Z? 即轻油量为15147V?Y1?Y2??2.74m Kya.?YmKgh，所需填料层高度为2.74m

19、某生产车间使用一填料塔，用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件 下，气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气中组分A的摩尔分率为0.04，出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0125，操作条件下的平衡关系为Y?2.5X。试求：液汽比为最小液汽比的多少倍？，所需的填料层的高度？ 解：X2?0，Y1?

0.04?0.0417，Y2?0.00533，X1?0.01297

1?0.04LY1?Y20.041?70.00533 ???2.804VX1?X20.01297Y?Y0.0417?0.00533?L??2.18 ?min?12?Y0.0417V??12.5mLV?2.804?1.286 n?Lmin2.18V ????? NV???mV?Y1?mX2mV?1ln??1?????5.11 mVLY?mXL??21?2?L? Z?NV.HG?5.11.1.5?7.67m

26

液汽比为最小液汽比为1.286倍。所需的填料层高度为7.67m

20、在总压为101.3kPa ，温度为30℃条件下，用水吸收混在空气中的so2，so2的体积分数为0.1。查得30℃时亨利系数E?0.4852?10kPa。试求so2在吸收液中的最大摩尔比。

解：已知P=101.3kPa，E?0.4852?10 kPa，so2在混合气中的体积分数为0.1，故

44yA?0.1

pA?P?yA?101.?3由 p?Ex

得 x*?p/E?10.13/(0.4852?104)?0.002088 XA?

*0.?11 kPa0.

xA0.002088??0.002092 1?xA1?0.002088 27

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