吸收过程练习题

2012化工习题之吸收过程1

一、填空(96小题,共189.0分) [1]在0.1 MPa和20 ℃下，1000 g水中可溶解1.69 gCO2,则该溶液摩尔分数为 6.91×10-4 ，摩尔比（比摩尔分数）为6.91×10-4 。

[2]牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律三者之间具有明显的类似性。这三种过程之间存在类似性，正

是由于动量、热量和质量三者都是凭借 分子 运动来进行传递的。分子扩散过程应遵循 费克 定律，即分子扩散速度与 浓度梯度 成正比。

[3]在一定的操作压强和温度下,循环使用吸收剂中的吸收质浓度的 降低 和吸收剂用量的 增加 都有利于提高吸收过程的推动力;但是,带来的问题往往是使吸收剂的 再生费用 增加了。

[4]在填料塔中,乱堆的填料具有 使液体均匀分布 的优点,但缺点是 有向塔壁偏流的现象。 [5]在同一物系中，气体的亨利常数E 和溶解度常数H的数值大小只取决于 温度 ,而相平衡常数m还与 总压强 有关。当温度升高时E值 增大 ,H值 减小 ,m值 增大 。

[6]填料吸收塔正常操作时,若液气比增大,则吸收液的出塔浓度 降低 ,吸收的推动力 增大 。 [7]如下图的气液平衡曲线示意图中，A(xA ,yA),B(xB ,yB),C(xC ,yC)分别代表三种物系的实际浓度，则由此可判断三种情况下传质的方向分别为： A、 吸收过程 ;B、 达到平衡 ;C、 解吸过程。

[8]某合成氨厂脱硫用质量分数为0.01的稀氨水，其摩尔分数为 1.06×10-2 ，摩尔比（比摩尔分数）为 1.07×10-2 。

[9]常压（101.3 kPa）下，20 ℃的空气被水蒸气所饱和，已知该条件下水蒸气饱和蒸气压为2330 Pa, 则该湿空气的摩尔分数为2.30×10-2，摩尔比（比摩尔分数）为2.35×10-2 。 [10]物质以扩散的方式由一相到另一个相的转移为传质过程。传质过程可以在两相流体之间进行，也可以在流体与固体两相之间进行。属于前者的单元操作如 吸收;精馏;萃取; 等;属于后者的单元操作如 干燥;吸附;浸取（固-液萃取） 等。

[11]由于均相混合物的组成可以用多种方法来表达，所以亨利定律的数学表达式也有： p*=Ex ; p*=C/H; y*=mx ; 和 Y*=mX 等几种形式。

[12]气相分子扩散系数随温度升高而增大 ，随压强升高而减小;液相分子扩散系数随粘度增加而减小。 [13]涡流扩散系数除与流体的性质有关外，主要受 流体流动状况 的影响。

[14]传质速率方程的表达形式，以及传质系数的数值和单位，均因传质推动力所采用的表示方法而异。常

用的传质系数及其单位有： [KG]= kmol·m-2·s-1·Pa-1 ; [KY]= kmol·m-2·s-1·(kmol·m-3)-1或m·s-1 ; [KL]= kmol·m-2·s-1; [KX]= kmol·m-2·s-1 。 [15]传质设备中应用最为广泛的为填料塔和浮阀塔。前者气液两相间的物质传递主要是在 填料表面 上进行;后者气液两相间的物质传递主要是在 气泡表面上进行。

[16]传质过程常用的塔设备有填料塔和板式塔两种。按两相流体的接触方式可分为连续接触设备（或称微分接触设备）和分级接触设备，填料塔属于 连续接触 设备，而板式塔属于 分级接触设备。

[17]两相流体传质设备按两相接触时的状态可分为膜状接触设备、鼓泡接触设备和喷射接触设备。传质设备中常用的填料塔属于 膜状接触设备 设备，而浮阀塔属于 鼓泡接触设备设备。

[18]单分子单方向扩散速率方程与等分子反向扩散速率方程适用于不同的场合，如吸收过程属于 单分子单方向扩散 过程，而双组分精馏属于 等分子反向扩散过程。

[19]相际传质过程主要依靠物质的扩散作用，而物质的扩散主要有两种基本方式：分子扩散 和涡流扩散。 [20]相际传质过程主要依靠物质的扩散作用，而物质的扩散主要有两种基本方式：物质借分子运动由一处向另一处转移而进行物质扩散的方式，即为 分子扩散 ;物质因流体的旋涡运动或流体质点的相对位移而进行物质扩散的方式即为 涡流扩散。

[21]气相总传质系数与膜系数之间的关系为=+,该式表示单位相界面的传质总阻力等于 气

膜阻力 和 液膜阻力之和。当其中 项的值远大于项时,则表明该过程为气膜控制。

[22]在填料吸收塔正常操作状态下,气体充满整个填料层的自由空间连续流动,气体为 连续 相;而液体经喷洒器沿填料壁面呈膜状流动,液体为 分散 相。但塔的操作状态超过泛点之后,气体与液体将会发生相的转变。

[23]若使含氨摩尔分数为0.10氨的空气-氨混合气与含氨摩尔分数为0.05的稀氨水接触,(此时的相平衡方程为:y=1.1 x),则将发生的物质传递过程称为 吸收 过程。

[24]若使含氨摩尔分数为0.10的空气-氨混合气与含氨摩尔分数为0.05的稀氨水在塔内进行逆流接

触,(此时的相平衡方程为:y=1.2 x),则混合气出口含氨的摩尔分数最低为 0.06 ,溶液出口含氨的摩尔分数最高为 0.08 。

[25]亨利定律可表达为 pA*=ExA 或 pA*= cA/H,其中亨利常数E随温度的升高而 升高 ,而溶解度常数H则随温度的升高而 降低。

[26]如图所示,用某吸收剂在吸收塔中逆流吸收某混合气中的一个组分。若混合气的进口浓度Y1增加,而惰性组分的摩尔流率FB 、吸收剂的摩尔流率FC 、吸收剂入口浓度X2以及操作温度和压强都不变,则混合气出口浓度Y2将 增加 ,溶液的出口浓度X1将 增加 。

[27]吸收操作中,温度不变,压强增大,可使相平衡常数减小;传质推动力增大。 [28]填料吸收塔操作中,当液气比越大,液泛速度就越 小 ;液体的粘度越大,液泛速度就越 小 ;填料因子越小,液泛速度就越 大。

[29]在连续接触的填料塔内,进行定常等温吸收操作,填料层高度的计算,可由物料衡算式和吸收速率方程联列导出计算式, 填料层总高度等于 传质单元高度 和 传质单元数之乘积。

[30]在连续接触的填料塔内,进行定常等温吸收操作,填料层高度可由传质单元高度和传质单元数之乘积进行计算,其中传质单元数计算较为麻烦。当平衡曲线不是直线时,难以用积分公式直接求解,只能借助于各种 数值积分 的方法求值 ;只有当平衡关系遵守亨利定律时,可直接求得解析解,称之为 对数平均推动力（或吸收因数法） 法。

[31]填料吸收塔的操作状态超过泛点之后,将发生相的转变,气体由 连续 相转化为 分散 相;液体由 分散相转化为 连续 相。

[32]根据气液相平衡关系可判明过程进行的方向和限度。当气相中吸收质的分压pA高于液相浓度xA相应的平衡分压pA*,即pA>pA*时, 气 相中吸收质能够向 液 相转移,即能够进行 吸收过程;反之,即pA*>pA, 液 相中吸收质向 气 相转移,即进行 解吸过程;当pA=pA* 时,则过程达到极限。

[33]液相传质总系数与膜系数之间的关系为=+,该式表示单位相界面的传质总阻力等于 气膜阻

力 与 液膜阻力之和。当其中 1/k1 项的值远大于 H/kg 项时,则表明相际传质过程受液膜控制。

[34]操作线和操作方程表示吸收塔中任何一个截面上气相和液相进行接触时的 实际操作 浓度关系,而平衡曲线和平衡关系式则表示气相和液相之间的 平衡 浓度关系。

[35]在吸收过程中,一相的实际浓度与另一相实际浓度所要求的平衡浓度之差,即为气液相之间传质过程的 推动力 ,它表示了吸收塔内的某一截面上,实际物系点偏离平衡浓度的程度。 [36]某混合气体中含有体积分数为0.20的CO2,其余为空气。在101.3 kPa及30 ℃下,用清水吸收其中CO2时,已知30 ℃时CO2水溶液的亨利常数E为1.884×105 kPa,则液相中CO2的最大浓度为 1.08×10-4 。

[37]吸收是利用气相混合物中各组分的 溶解度 不同,选择适宜的 吸收剂 对混合气中的组分进行选择性吸收的单元操作。在同一物系中，在一定的压力和温度下进行操作时,加大吸收推动力的最有效措施是加大 液气比(FC /FB) 。吸收操作线在Y-X坐标图上为一直线,该直线通过 塔底(X1,Y1) 和 塔顶(X2,Y2) 两点,斜率为 液气比(FC /FB) 。

[38]在一定压力和温度下,对于浓度相同的溶液,则易溶气体溶液上方的分压 小 ,难溶气体溶液上方的分压大 。吸收过程进行的条件是被吸收组分在气相中的分压 大于 液相中该组分浓度相应的平衡分压。 [39]当亨利定律的数学表达式为 pA*=ExA 时,亨利常数E的单位是 Pa , 亨利常数E的数值越大,则表示A组分的溶解度越 小,越 难于被吸收。

[40]含体积分数为0.01环氧乙烷的气体混合物与环氧乙烷浓度为0.020 kmol·m-3的溶液在101.3 kPa的压强下接触,已知 pA*=7.69 cA,以气相分压差表示的总传质推动力为 0.86 kPa;以液相组成差表示的总传质推动力为 0.11 kmol·m-3。此时环氧乙烷将由 气 相向 液 相转移。

[41]已知某物系的气液相平衡关系为Y*=mX当 增高 总压强, 降低 温度时,可使平衡常数m值变小,则 有利 于吸收操作。

[42]吸收塔某截面上的气液两相A的摩尔分数分别为y=0.05,x=0.01,操作条件下,气液平衡关系为y*=2x，则该截面的气相传质总推动力为 0.03 ,液相传质总推动力为 0.015 。

[43]在填料塔中进行逆流接触的吸收操作时,若液气比增大,其它操作条件不变,则溶液出口浓度将 降低 ,气体出口浓度 降低 ,吸收率 提高。

[44]以吸收法分离气体混合物的依据,是利用不同组分在溶剂中 溶解度 的差异。

[45]吸收操作按吸收质与吸收剂的作用原理,可分为物理 吸收和化学吸收;按混合气体中可被吸收剂吸收的组分数,可分为 单组分 吸收和 多组分吸收;按吸收过程的热效应可分为等温吸收和非等温吸收。 [46]对于填料吸收塔,若操作条件一定,只是将填料层增高一些,则塔的传质单元高度HOG 将 不变 ,传质单元数将 增加。

[47]亨利定律中亨利常数的大小反映了混合气体中吸收质被吸收剂吸收的 难易 程度。亨利常数值越大,则表明吸收质 越难被吸收。

[48]某气体用水吸收时,在一定浓度范围内,其在Y-X图上标绘的操作线和平衡线均为直线,则平衡线的斜率即为 相平衡常数m 值,操作线的斜率即为 液气比(FC /FB) 值。

[49]传热过程的推动力是冷热流体之间的 温度差 ,气体吸收过程的推动力则是气相 实际浓度 与液相实际浓度相应的 平衡浓度之差。

[50]某混合气体在标准状况下有V m3,其中溶质A为nA mol,其余为惰性组分B,则组分A的摩尔分数

为 , 摩尔比（比摩尔分数）为 。

[51]亨利定律可以表达为pA*=

cA , pA*=ExA或 yA*=mxA ,若该体系的总压强为p,溶液的密度为 ,溶液

A的摩尔质量为MA,溶剂的摩尔质量为MC,则溶解度常数H、亨利常数E和相平衡常数m之间存在如下换算

关系:E= ;·,E= p m。对于稀溶液,xA值较小,溶液密度可近似等于溶剂密度

,则E与H换算关系可简化为E= 。

[52]根据双膜模型的基本假设,气液两相的扩散阻力集中在两层虚拟的静止膜层内,若用水吸收NH3或HCl,传质阻力几乎全集中于 气膜 ,通常称为气膜 控制;若用水吸收O2或N2,传质阻力几乎全集中于液膜,通常称为液膜控制。

＊

[53]若亨利定律的数学表达式为pA=,式中H称为 溶解度常数。H值越大,表明气体溶于液体中的溶解

度越大。

[54]一个填料吸收塔逆流操作时,若循环使用的吸收剂中吸收质含量降低,其它操作条件保持不变,则出口气体中吸收质的含量将 降低 ,吸收率将提高。

[55]对于难溶气体的吸收过程,其传质阻力主要集中在 液膜 ,则吸收速率受 液膜 控制;而对于易溶气体的吸收过程,其传质阻力主要集中在 气膜 ,则吸收速率受 气膜 控制。

[56]根据双膜模型,易溶气体在吸收时过程为 气膜 控制,难溶气体在吸收时过程为 液膜控制;而对于溶解度适中的气体,吸收过程的总阻力将是 气膜阻力和 液膜阻力之和。

[57]为强化在板式塔中进行的气、液传质过程,一般希望出现的气、液接触状态是泡沫接触状态和 喷射接触状态。

二、判断题(4小题,共8.0分)

[1]流动的流体中所发生的扩散过程即为对流扩散过程。（ 错）

[2]气体的扩散系数与压强成反比，与温度T1.5成正比，为了获得较大的吸收速率，吸收操作通常应在高温和减压的条件下进行。（错）

[3]根据费克定律，分子扩散速度NA= -DA×

，因而在吸收操作中，凡分子扩散系数D大的体系，吸收

过程进行得较快;反之，则较慢。（ 错）

[4]传质过程中，单向扩散指的就是分子扩散，因而，传质膜系数k就等于扩散系数D 。（错）

吸收过程练习题2

一、判断题(51小题,共102.0分)

[1]流动的流体中所发生的扩散过程即为对流扩散过程。（错 ）

[2]气体的扩散系数与压强成反比，与温度T1.5成正比，为了获得较大的吸收速率，吸收操作通常应在高温和减压的条件下进行。（错）

[3]传质过程中，单向扩散指的就是分子扩散，因而，传质膜系数k就等于扩散系数D 。（错 ） [4]根据双膜模型假设，在吸收过程中，气液界面上两相浓度互成平衡，界面上不存在任何扩散阻力。（对） [5]湍流流体内所发生的扩散过程，只有涡流扩散过程。（ 错 ）

[6]根据双膜模型，溶质从气相进入液相时，通过气液两虚拟膜层的阻力等效于吸收过程的总阻力。（对） [7]分子扩散的速率与扩散物质和介质的性质、传质面积、浓度差及扩散距离有关。（对 ）

8填料层高度计算中,对低浓度气体,当平衡线不为直线时,可用图解积分法或数值积分法求得(对)

[9]填料塔高度计算中,对低浓度气体,当平衡线为通过原点的直线时,可用对数平均推动力法或吸收因数法计算。(对 )

[10]当系统温度升高及总压强降低时,亨利常数E增大,而相平衡常数m不变。( 错 ) [11]当系统温度升高及总压强降低时,亨利常数E增大,相平衡常数m增大。( 对 ) [12]当系统温度升高及总压强降低时,亨利常数E减小,而相平衡常数m减小。( 错 ) [13]当系统温度升高及总压强降低时,溶解度常数H减小,相平衡常数m增大。( 对 ) [14]当系统温度降低及总压强增大时,溶解度常数H减小,相平衡常数m增大。( 错 ) [15]当系统温度升高及总压强降低时,溶解度常数H减小,相平衡常数m减小。( 错 )

[16]根据物料衡算可知,吸收操作线在X-Y图上为一条直线,直线的斜率即为吸收操作的液气比。(对 )

[17]填料塔中填放填料的目的是提供气液两相接触面积。吸收速率的大小与填料提供的比表面积大小有关，因此填料的比表面积越大,则吸收速率越大,吸收率也越高。( 错 )

[18]在填料吸收塔操作中,当在一定的气速下,增大单位吸收剂耗用量(即液气比)时,则出塔溶液的浓度就会下降,吸收的推动力也会减小,吸收率也随之降低。( 错 )

[19]在填料吸收塔的计算中,气相传质单元高度HOG为,气相传质单元数NOG为。( 对) [41]单位吸收剂耗用量(液气比)的大小对于吸收操作具有较大的影响。减小液气比虽提高了操作费用,并使塔底溶液浓度降低,但设备费用却随之减少;增大液气比则情况却正好相反。因此,最适宜的液气比应以操作费用和设备费用之和为最小进行优化选择。( 错 )

[42]根据双膜模型的基本假设,吸收过程的全部扩散阻力集中于气液界面两侧的虚拟静止膜层内,膜层之外的两相主体流体中不再存在任何扩散阻力,也就是说,虚拟膜层内的阻力等效于气液两相的全部扩散阻力。( 对 )

[43]吸收操作线方程在Y-X图中可标绘为一条直线,其斜率即为液气比FC/FB。FC/FB越大,吸收的推动力越大,出口溶液的浓度越低。 ( 对)

[44]在连续定常的吸收过程中,无论对溶解度小或对溶解度大的气体,吸收质通过气膜的传质速率必然等于吸收质通过液膜的传质速率 。( 对 )

[45]吸收过程中,对吸收质体积分数小于0.10的低浓度气体,x-y图中的操作线可近似用直线表示。(对) [46]吸收过程中,x-y图中的平衡线就是操作线。( 错)

[47]当平衡线为直线时,吸收塔的填料层高度计算,可以采用吸收因数法。此法不要求平衡线过原点,查图时准确性很高。(错 )

[48]吸收过程中,KG为总传质系数,它表征气相主体到气液界面的传质速率大小。( 错 )

[49]气体吸收过程的传质单元数由气、液两相的进出口浓度和相平衡方程所决定,而与吸收设备的型式和设备中气、液接触状况无关。(对 )

[50]单位吸收剂耗用量(液气比)的大小对于吸收操作具有较大的影响。最适宜的液气比应以操作费用和设备费用之和为最小进行优化选择。(对)

[51]一般填料塔的操作气流速度,应在载点气速和泛点气速范围内选择。对于一定型式的填料,载点气速和泛点气速将随喷淋密度的增大而变大。( 错 ) 二、选择(63小题,共126.0分)

[1]分子扩散系数D的单位是（ B ）

A、m·s-1 ; B、m2·s-1 ; C、kmol ; D、kmol·m-2·s-1 。 [2]如下列举各条中，哪一条不是双膜模型的基本假设？（ D ）

A、气、液界面两侧存在气膜层和液膜层; B、吸收质以分子扩散方式通过气膜层和液膜层; C、吸收质在两相界面上处于平衡状态;

D、易溶气体的溶解过程不存在液膜阻力，难溶气体的溶解过程不存在气膜阻力。 [3]根据双膜模型的基本假设，气液相之间的传质过程，其（ C ）

A、气相传质推动力为零; B、液相传质推动力为零;

C、相界面上的两相之间推动力为零; D、相界面上的两相之间推动力为大于零的常数。

[4]根据双膜模型的基本假设，固定相界面两侧的扩散阻力集中在两层虚拟的静止膜层之内，但对于易溶气体的吸收，则为（ A ）

A、气膜阻力远大于液膜阻力，属于气膜控制过程; B、气膜阻力远大于液膜阻力，属于液膜控制过程; C、气膜阻力远小于液膜阻力，属于气膜控制过程; D、气膜阻力远小于液膜阻力，属于液膜控制过程。 [5]根据双膜模型的基本假设，固定相界面两侧的扩散阻力全部集中在两层虚拟的静止膜层之内，但对于难溶气体的吸收，则为（ C ）

A、气膜阻力远大于液膜阻力，属于气膜控制过程; B、气膜阻力远大于液膜阻力，属于液膜控制过程; C、液膜阻力远大于气膜阻力，属于液膜控制过程; D、液膜阻力远大于气膜阻力，属于气膜控制过程。

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