化工原理 吸收习题

1. 依据溶解度曲线所表现的规律性可以得知，___________压力和___________温度对吸收

操作有利，因为可以增加气体的溶解度；反之，___________压力和___________温度则有利于脱吸过程。（提高，降低）

2. 某高度无穷大的连续逆流吸收塔，吸收剂为纯溶剂，入塔气体的体积浓度为 7 %，相

平衡关系式为Y*=2X，问：吸收率为100%时，液气比（摩尔）为____________；吸收率为75%时，液气比（摩尔）为_____________。

1) 对一定气体和一定溶剂，一般来说，亨利系数E随温度升高而 ，溶解度系

数H随温度升高而 ；在同种溶剂中，难溶气体的E值 易溶气体的E值，难溶气体的H值 易溶气体的H值。

2) 若气体处理量V已确定，减少吸收剂用量L，吸收操作线斜率变小，结果使出塔

吸收液浓度 ，吸收推动力 。若塔底流出的吸收液与刚进塔的混合气达到平衡，此时吸收过程的推动力变为 ，此种状况下吸收操作线斜率称为 。

二、选择（10分）

１、对于易溶气体，H值__________，KG_________ kG 。( )

A．很大，< B．很小，> C．很小，≈ D．很大，≈ ．对于难溶气体，H值________，KL ____ kL。（ ）

A：很大，< B：很小，> C：很小，? D：很大，=

三、请回答下列问题（10分）

1. 吸收实验采用了什么物系？实验目的是什么？

2、何谓双膜理论：

⑴溶质A由气体主体传递至两相界面，传质阻力集中在有效气膜中;

⑵在两相界面上溶解，两相界面上传质阻力很小，小到可以忽略，即界面上气液两相处于平衡状态，无传质阻力存在;

⑶A由两相界面传递至液相主体，传质阻力集中在有效液膜中。

2．根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在什么地方？增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将会如何变化？

相界面两侧的液膜和气膜中；增大

3．对于高浓度气体吸收，为什么不能用脱吸因子法或对数平均推动力法，而必须用图解积分或数值积分的方法进行吸收过程计算？

因为脱吸因子法和对数平均推动力法都是基于稀溶液的相平衡线为直线的假设，而对于高浓度气体吸收，该假设不再成立，所以这两种方法不再适用，必须针对相平衡曲线运用数

值积分或图解积分的方法进行吸收过程的相关计算。 4．简要叙述吸收中双膜理论的提出者及其三个基本要点。

双膜模型由惠特曼（Whiteman）于1923年提出，为最早提出的一种传质模型。 （1分） 惠特曼把两流体间的对流传质过程设想成图片2-10所示的模式，其基本要点如下：

①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞膜，气相一侧的称为“气膜”，液相一侧的称为“液膜”，溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。 （2分）

②在气液相界面处，气液两相处于平衡状态。（1分）

③在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流体的强烈湍动，各处浓度均匀一致。 （2分）

双膜模型把复杂的相际传质过程归结为两种流体停滞膜层的分子扩散过程，依此模型，在相界面处及两相主体中均无传质阻力存在。这样，整个相际传质过程的阻力便全部集中在两个停滞膜层内。因此，双膜模型又称为双阻力模型。

5．对于溶解度系数很低的气体吸收，可采用哪些措施以提高吸收速率？ 6．菲克定律

7、说明传质单元高度的物理意义

8、简述填料塔的基本结构与主要特点。 9、写出亨利定律的定义及表达公式。

四、计算题 2、（２０分）有一吸收塔，塔内装有25?25?3mm的拉西环，其比表面积a=204m2/m3（假设全部润湿），在20℃及1atm下操作。空气－丙酮混合气中含有6%(V%)的丙酮，混和气量1400m3/h（标准状态）。塔顶喷淋的清水量为3000kg/h，丙酮回收率?=98%，平衡关系为y=1.68x（x，y为摩尔分数）。已知塔径D=0.675m，总传热系数Ky=0.4kmol/(m2?h)，试求： （1） 传质单元数NOG； （2） 填料层高度Z。

1400?62.5Kmol/h 22.43000?166.67Kmol/h L??18解： G?? （1）因 y1?0.06 ??98%

所以 y2?(1??)y1?(1?0.98)?0.06?0.0012 x2=0 x1?G?62.5(y1?y2)?(0.06?0.0012)?0.022 ?L166.67 又 y1e?mx1?1.68?0.022?0.037 y2e?mx2?0 故 ?ym?(y1?y1e)?(y2?y2e)0.06?0.037?0.0012?0??0.007 4y1?y1e0.06?0.037lnln0.001?20y2?y2ey1?y20.06?0.0012??7.965 （10分）

?ym0.0074 NoG?（2）塔的横截面积 ?? HoG??4D2?3.14?0.6752?0.36m2 4G?62.5??2.13(m) （6分）

Kga?0.4?204?0.36 h = HoG?NoG =2.13?7.97=16.96 (m) （4分）

某生产车间使用一填料塔，用清水逆流吸收混合气当中的有害组分A，已知操作条件下，气相总传质单元高度1.5米，进塔混合气组成为0.04(摩尔分率，下同)，出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X（X、Y为摩尔比），求： 1 液气比L/V为（L/V）min的多少倍？ 2 气相总传质单元数NOG 3 所需填料层高度Z。 0.040.00530.01281． Y1??0.0417,Y2??0.00533,X1??0.01297,X2?0,Y2??0 （2分）1?0.041?0.00531?0.0128Y?YL0.0417?0.00533?12??2.804 （2分） VX1?X20.01297?0Y1?Y2Y1?Y20.00533?L????2.5?(1?)?2.18 （4分） ??Y1?VX?X0.0417??min11mL?V?minLV?2.804?1.286 （3分） 2.182．s? NOGmV2.5??0.892 （2分） L2.804??Y1?Y2?110.0417?0?? ?ln?(1?S)?S?ln(1?0.892)?0.892??5.11（4分）???1?S?Y2?Y20.00533?0??1?0.892?3．Z?HOG?NOG?1.5?5.11?7.67m （3分）

某填料吸收塔用洗油来吸收混合气体中的苯，洗油中苯的浓度为0.0002 kmol苯/kmol洗油，混合气体量为1000m3/h，入塔气体中苯含量为4%（体积分率），要求吸收率为80%，

操作压强为101.3kPa，温度293 K。溶液的平衡关系为Y*=30.9X，取操作液气比为最小液气比的1.2倍，求： 1． 最小液气比（L/V）min。

2． 吸收剂用量L和溶液出口组成X1。

1． 进塔气体中苯浓度：Y1?

y10.04??0.0417 （1分） 1?y11?0.04Y2?0.0417?(1?0.8)?0.00834 （1分）出塔气体中苯浓度：

进塔洗油中的苯浓度：X2?0.0002

X1*?Y10.0417??0.00135 （4分） m30.9Y?Y20.0417?0.00834?L???29 （4???1*?V?minX1?X20.00135?0.0002分） 2.

LL ?1.2()min?1.2?29?34.8 即L=38.4V （2分）

VV1000273101.3 ???(1?0.04)?39.93kmol惰性气体/h （3分）

22.4293101.3V(Y1?Y2)39.93?0.0002??(0.0417?0.00834)?0.00116 （3分） L1390 进入吸收塔惰性气体摩尔流量为：

V?L=34.8V=1390kmol洗油/h （2分） 而X1?X2?四、（20分）

用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。进料混合气体含苯5%（体积百分数），其余为空气。要求苯的回收率为95%。吸收塔操作压强为780mmHg,温度为25℃，进入填料塔的混合气体为1000m3/h，入塔吸收剂为纯煤油。煤油的耗用量为最小用量的1.5倍。汽液逆流流动。已知该系统的平衡关系为Y?0.14X（式中X,Y均为摩尔比），气

kmo/lm3?h。煤油的平均分子量为相体积总传质系数KYa?125170kg/kmol。塔径为0.6m。求：

（1） 煤油的耗用量为多少kg/h？ （2） 煤油出塔浓度X1为多少？ （3） 填料层高度为多少米？ （4） 吸收塔每小时回收多少kg苯？

解：

（1） 煤油的耗用量L： 塔内惰性组分摩尔流量为：

V?1000273780???(1?0.05)?39.88kmol/h 22.4273?257600.05?0.05263

1?0.05进塔气体苯的浓度为：

Y1?出塔气体中苯的浓度为：

Y2?Y1(1??A)?0.5263?(1?0.95)?0.00263

由吸收剂最小用量公式 Lmin?V(Y1?Y2)

Y1/m?X2L?1.5Lmin?1.5V(Y1?Y2)/(Y1/m?X2) ?1.5?39.88?(0.05263?0.00263)/(0.05263/0.14) ?7.956kmol/h?1352.52kg/h（2） 煤油出塔浓度X1： 由全塔物料衡算式可得：

X1?X2?V39.88(Y1?Y2)?0?(0.05263?0.00263)?0.25 L7.956（3） 填料层高度Z:

Z?HOG?NOG HOG?V?KYa?39.88125??4?1.13m

?0.62S?mV/L?0.14?39.88/7.956?0.7

NOG?Y?mX21ln[(1?S)1?S] 1?SY2?mX2?10.05263?0ln[(1?0.7)?0.7]

1?0.70.00263?0?6.34

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