吸收习题课答案

化工原理 我们老师给的一些题及答案

第二章 吸收习题课答案

1 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将（不变）；当系统温度增加时，其亨利系数E将（增大）；而当系统中压强增加时，其相平衡常数m将（减小）。

2 已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1＝0.354kPa，E2＝1.11kPa，E3=0.660kPa，则（D）。

A) t1> t2； B) t3>t2； C) t1>t3； D) t3>t1 3 费克定律的表达式为（JA DAB律。

4 传质速率NA等于扩散通量JA的条件是：（2）

(1) 单向扩散，(2) 等分子相互扩散，(3) 湍流流动，(4) 稳定过程 5 根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数（B）。

A大于气相分传质系数； B近似等于液相分传质系数； C小于气相分传质系数； D近似等于气相分传质系数。

6 双组分气体 （A、B）在进行定常分子扩散，JA及NA分别表示在传质方向上某截面处溶质A 的分子扩散速率与传质速率，当整个系统为单向扩散时：（B） ┃JA┃（A 大于、B 等于、C 小于）┃JB┃

7 用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体，生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为113kPa，相平衡常数m=0.25，已知其气膜吸收分系数kG=1.23 10-2kmol/(m2 h kPa)，液膜吸收分系数kL=0.85m/h，则该系统属于（A）控制过程。

(A) 气膜控制； (B) 液膜控制； (C) 双膜控制； (D) 不确定

8 逆流操作的填料吸收塔，当吸收因数A ＜1 且填料为无穷高时，气液两相将在（B）达到平衡。

A 塔顶 、B 塔底、 C 塔中部

9 对解吸因数

1

＝0.6的系统进行逆流吸收，相平衡关系y＝mx，当塔高为无A

dCA

），它反映了（分子扩散速率）的定量规dz

穷大时，若系统压力减小一倍，而气液摩尔流量与进口组成均不变，则此时气体

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入口组成y1将（C）yq 。

(A) 大于 (B) 小于 (C) 等于 (D) 不确定

10 由于吸收过程气相中的溶质分压总是（大于）液相中溶质的平衡分压，所以吸收过程的操作线总是在其平衡线的（上方）。

11 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

12 设计中采用液气比 G LG min时，△ym =（0），塔高H＝（ ）。 13 在填料层高度为5m的常压填料塔内，用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分，气液逆流接触，液气比为1.5，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x，溶质回收率为90%。今若保持气液两相流量不变，而欲将回收率提高到95%，问填料层高应增加多少m？ 解：原工况下：

NOG

mG y1 mx2mG mG 111mG

ln1 ln ln1 mG1 mGLy mxLL1 L 22 1 L

11

ln 1 0.8 0.8 5.15 1 0.8 1 0.9

m1.2 0.8 G1.5

HOG

H5

0.97m NOG5.15

新工况下：

L,G不变,m不变,∴HOG不变, mG/L不变,η’=0.95

N OG

mG 11mG

ln 1 mG L 1 'L

1

L

则

11

ln 1 0.8 0.8 7.84 1 0.8 1 0.95

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又L、G不变，m不变 HOG不变

0.97 7.84 7.6m H HOG NOG

填料层应增加的高度 H 7.6 5 2.6m 14 拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收废气中的氨气。废气流量为2500m3/h（标准状态），废气中氨的浓度为15g/m3（以标准状态计），要求回收率不低于98%。若吸收剂用量为3.6 m3/h，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x，气相总传质单元高度为0.7m。试求： (1)全塔气相平均吸收推动力； (2)所需填料层高度。

V2500

111.61kmol/h 22.422.43.6 1000

200kmol/h L

18

解：(1) G

摩尔分率 y1

0.0198

22.4

y2 y1 1 0.0198 1 98% 0.000396 x1

y1 y20.0198 0.000396

x2 0.0108 G.61

y1 y1 mx1 0.0198 1.2 0.0108 0.00684

y2 y2 mx2 0.000396 1.2 0 0.000396

ym

y1 y20.00684 0.000396

0.00226 y10.00684

lnln

0.000396 y2

(2) NOG

y1 y20.0198 0.000396

8.59 ym0.00226

H HOG NOG 0.7 8.59 6.0m 15 流率为0.04kmol/(m2 s)的空气混合气中含氨2%（体积%），拟用一逆流操作的填料吸收塔回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为y = 1.2x，所

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用填料的气相总体积传质系数Kya=0.052kmol/(m3 s)，试求： (1)液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）； (2)全塔平均推动力△y m； (3)填料层高度。 解：属于低浓气体吸收。

(1)y2 y1 1 2% 1 95% 0.001

y y20.02 0.001 L

1.168 1

y0.02 G min1

0.0004 x2

1.2m

L L

1.5 1.5 1.168 1.752 G G min

x1

y1 y20.02 0.001

x2 0.0004 0.0112 LG1.752

(2) y1 y1 mx1 0.02 1.2 0.012 0.00656 y2 y2 mx2 0.001 1.2 0.0004 0.00052 ym

y1 y20.00656 0.00052

0.00238 y10.00656

lnln

0.00052 y2

(3)NOG

HOG

y1 y20.02 0.001

7.98 ym0.00238

G0.04 0.77m Kya0.052

0.77 7.98 6.1m

H HOG NOG

16 某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层高度为9m，平衡关系为y = 1.4x，现场测得气体进、出口浓度分别为y1=0.03，y2=0.002，液体出口浓度x1=0.015（均为摩尔分率）。试求： (1) 操作液气比L / G； (2) 气相总传质单元高度HOG；

0.0015，如果限定气体出口浓度y2为此拟增加填料层高度，则在保持液气流率均不变的条件下应增加多少高度？

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解：属低浓气体吸收 (1)

Ly1 y20.03 0.002 1.87 Gx1 00.015

(2)

m1.4

0.749 G1.87

mG y1 mx2mG 1

ln 1 mG L y2 mx2L

1

L

10.03

ln 1 0.749 0.749 6.0

1 0.749 0.002

NOG

HOG (3)

H9 1.5m NOG6.0

增加填料层高度，L,G不变,m不变,NOG不变,

mG

不变则L

NOG

mG y1mG 1

ln 1 mG L y2L

1

L

10.03

ln 1 0.749 0.749 6.98

1 0.749 0.0015

1.5 6.98 10.5m H HOG NOG

塔应加高 H H H 10.5 9 1.5m

17 在逆流操作的吸收塔内,用清水吸收氨-空气混合气中的氨,混合气进塔时氨的浓度y1=0.01(摩尔分率),吸收率90%,操作压力为100kpa,溶液为稀溶液,系统平衡关系服从拉乌尔定律,操作温度下,氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为90kpa。 试求：(1)溶液最大出口浓度; (2)最小液气比;

(3)当吸收剂用量为最小用量的2倍时,传质单元数为多少? (4)传质单元高度为0.5m时,填料层高为多少米? 解：系统服从拉乌尔定律 (1)y=(p°/p)x=90/100x=0.9x

x1e=y1/m=0.01/0.9=0.011

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(2)(L /G )min =(y1-y2)/(y1/m)=mη=0.9×0.9=0.81 (3)(L/G )=2(L /G )min =2×0.81 =1.62

1/A=mG/L =0.9/1.62=0.556 y1/y2=1/(1-η)=10

NOG =1/(1-1/A)×ln[(1-1/A)y1/y2+1/A] =1/(1-0.556)×ln[(1-0.556)×10+0.556]=3.62

(4)H＝ＨOG×ＮOG＝0.5 ×3.62=1.81 m

18 某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中有害物质，若进塔气中含有害物质5%（体积%），要求吸收率为90%，气体流率为32 kmol/(m2 h)，液体流率为24 kmol/(m2 h)，此液体流率为最小流率的1.5 倍。如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度HL为0.44m，气相体积分传质系数kya=0.06kmol/(m3 s)，该塔在常温下逆流等温操作。试求：

(1)塔底排出液的组成； (2)所需填料层高度。 解：属于低浓气体吸收。

(1)y2 y1 1 0.05 1 90% 0.005 x1

y1 y20.05 0.005

x2 0 0.06 G(2)

y y2L L

1.5 1.51

yGG min1

x2m

32

0.005

即 24 1.5 0.05 0.05

m

0

m 0.556 故

1mG0.556 32

0.74 AL24

NOG

1 y11

ln 1

1 Ay 2A 1 A

1

10.05

ln 1 0.74 0.74 4.64 1 0.74 0.005

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HG

G 0.148m kya0.06

HOG HG H HOG NOG

1

HL 0.148 0.74 0.44 0.47m A

0.47 4.64 2.2m

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