化工原理練習(xí)題-吸收

化工原理練習(xí)題-吸收

吸收

一、填空題：

3-31.20℃時,C02氣體溶解于水的溶解度為0.878(標(biāo))mm(H2O),此時液相濃度

-3C=液相摩爾分率xA=比摩爾分率XA=

答案：1.0.03920.0007050.000706

2.用相平衡常數(shù)m表達(dá)的亨利定律表達(dá)式為.在常壓下,20℃時,氨在空氣中的分壓

為69.6mmHg,與之平衡的氨水濃度為10(kgNH3/100kgH20).此時m=.

答案：y=mx0.957

3用氣相濃度Ap為推動力的傳質(zhì)速率方程有兩種，以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的傳質(zhì)速率方程為

,以總傳質(zhì)系數(shù)表達(dá)的傳質(zhì)速率方程為

答案:NA=kG(p-pi)NA=KG(p-pe)

4.用氣相濃度為推動力的傳質(zhì)速率方程有兩種，以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的速率方程為

___________________________________，以傳質(zhì)總系數(shù)表達(dá)的速率方程為

答案：NA=kY(Y-Yi)NA=KY(Y-Ye)

5用亨利系數(shù)E表達(dá)的亨利定律表達(dá)式為_______.在常壓下,20℃時，氨在空氣中的分壓為

50mmHg,與之平衡的氨水濃度為7.5(kgNH3/100kgH20).此時亨利系數(shù)E=相平衡

常數(shù)m=.

答案：Pe=Ex680mmllg0.894

6.在常壓下,20C時氨在空氣中的分壓為166mmHg,此時氨在混合氣中的摩爾分率

yA=，比摩爾分率YA=.

答案:0.2180.279

7.用Ax為推動力的傳質(zhì)速率方程中，當(dāng)平衡線為直線時傳質(zhì)總系數(shù)Ky與分系數(shù)

kx,ky的關(guān)系式為__________________,Kx與kx,ky的關(guān)系式為.

答案：l/Ky=l/ky+m/kxl/Kx=l/(m.ky)+l/kx

8.用清水吸收空氣與A的混合氣中的溶質(zhì)A,物系的相平衡常數(shù)m=2,入塔氣體濃度

yl=O.06,要求出塔氣體濃度y2=0.008,則最小液氣比為.

答案：1.733

9.吸收過程主要用于三個方面:

答案：制備產(chǎn)品分離氣體混合物除去氣體中的有害組分

10.質(zhì)量傳遞包括有等過程。

答案：吸收、蒸播、萃取、吸附、干燥。

11.吸收是指的過程，解吸是指

__________的過程。.

答案：用液體吸收劑吸收氣體，液相中的吸收質(zhì)向氣相擴(kuò)散。

12.吸收質(zhì)是指；而吸收劑則是指；惰性組分是指

O

答案：被液體吸收的組分，用于吸收的液體，不被吸收劑吸收的組分。

13.吸收一般按有無化學(xué)反應(yīng)分為,其吸收方法分為

___________________O

答案：物理吸收和化學(xué)吸收；噴淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。

14,氣液兩相平衡關(guān)系將取決于以下兩種情況：

(1)若pe〉p或C〉Ce則屬于過程

(2)若p〉pe或Ce)C則屬于—過程

答案：(1)解吸；(2)吸收。

15.擴(kuò)散速率的費(fèi)克定律公式是,式中每項

2答案：JA=-DdcA/dz,J組分A的擴(kuò)散通量kmol/(ms)

22D擴(kuò)散系數(shù)m/s,dcA/dz組分的濃度梯度kmol/m

16.吸收速度取決于,因此，要提高氣一液兩流體相對運(yùn)動速率，可以—

來增大吸收速率。

答案：雙膜的擴(kuò)散速率，減少氣膜、液膜厚度。

17.氣相吸收速率方程式中kG是以表示氣膜傳質(zhì)推動力的氣膜傳質(zhì)系數(shù)；而kL是

以表示液膜傳質(zhì)推動力的液膜傳質(zhì)分系數(shù)。

答案：.p—piCi-C

18.吸收中，溫度不變，壓力增大，可使相平衡常數(shù)（增大，減小，不

變），傳質(zhì)推動力（增大，減小，不變）

答案：減小增大

19.吸收過程物料衡算時的基本假定是：（1）

________________________________________。（2）____________________________________

_____________________O

答案：.⑴氣相中惰性氣體不溶于液相⑵吸收劑不揮發(fā)

20.對接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)總壓增加時，亨利系數(shù)E,相平

衡常數(shù)m,溶解度系數(shù)Ho

答案：不變；減少；不變

21.1.實驗室用水逆流吸收空氣中的C02,當(dāng)水量和空氣量一定時，增加C02量，則入塔

氣體濃度,出塔氣體濃度,出塔液體濃度.

2.吸收總推動力用氣相濃度差表示時，應(yīng)等于和

________________________________之差。

答案：1.增加；增加；增加

2.氣相主體摩爾濃度；同液相主體濃度相平衡的氣相濃度

22.在氣體流量，氣相進(jìn)出口組成和液相進(jìn)口組成不變時，若減少吸收劑用量，則傳質(zhì)推

動力將，操作線將平衡線。

答案：減少；靠近

23.當(dāng)溫度增高時，溶質(zhì)在氣相中的分子擴(kuò)散系數(shù)將,在液相中的分子擴(kuò)散系數(shù)將

O

答案：增加；增加

24.對于難溶氣體，吸收時屬于控制的吸收，強(qiáng)化吸收的手段是

___________________________________________________________________________O

答案：液膜、增大液相側(cè)的傳質(zhì)分系數(shù)或液流湍動程度。

25.當(dāng)吸收平衡線為斜率m的直線時，則l/KX=l/kX+o若為液膜控制，則KX=

O

答案：1/(mky)；kx

26.氣體的溶解度隨二—的升高而減少，隨——的升高而增大，所以—

對吸收操作有利。

答案：溫度、壓力、加大壓力和降低溫度

27.雙膜理論認(rèn)為，吸收阻力主要集中在界面兩側(cè)的和之中。

答案：氣膜、液膜

28.吸收塔內(nèi)填裝一定高度的料層，其作用是提供足夠的氣液兩相0

答案：傳質(zhì)面積

29.一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是

答案：使兩相傳質(zhì)平均推動力大，從而可減小設(shè)備尺寸；提高吸收效率和吸收劑使用率。

__________________________________________________________________________________________________________O

30.填料應(yīng)具有較的,以增大塔內(nèi)傳質(zhì)面積。

答案：大，比表面積

31.傳質(zhì)的基本方式有：和。

答案：分子擴(kuò)散，渦流擴(kuò)散

32.在Y—X圖上，脫吸操作的操作線在平衡線之。

答案：下方

33.吸收一般按有無化學(xué)反應(yīng)分為o

答案：物理吸收和化學(xué)吸收

34填料塔的噴淋密度是指。

答案：單位塔截面上單位時間內(nèi)下流的液體量（體積）。

35.吸收速率方程N(yùn)G=（p—p*）

答案:KG

36.利用吸收操作分離氣體混合物是以混合氣中各組分在某一液體吸收劑中的不

同作為依據(jù)的。

答案：溶解度

37.填料吸收塔正常操作時,氣相為相；液相為相；而當(dāng)HI現(xiàn)液泛現(xiàn)象

時，則氣相為相，液相為相。

答案：連續(xù)；分散；分散；連續(xù)

38.吸收劑用量增加，操作線斜率,吸收推動力o（增大，減小，不

變）答案：增大、增大

39.溶解度很大的氣體，吸收時屬于控制，強(qiáng)化吸收的手段是

________________________________________________O

答案：氣膜，增大氣相側(cè)的傳質(zhì)分系數(shù)或氣流湍動程度。

40.化工生產(chǎn)中吸收可應(yīng)用在1、,2、

,3、o

答案：制取液體產(chǎn)品，回收和分離有用組分，凈化氣體。

二、選擇題：

1.為使脫吸操作易于進(jìn)行，通?？刹捎茫ǎ┗颍ǎ?。

A.升溫；B.加壓；C.減壓；D.降溫；

答案：1AC

2.亨利定律是一個稀溶液定律，其亨利系數(shù)E值愈小，表明該氣體的溶解度（）；溫度

升高，E值（）。

A.愈大；B.不變；C.愈小；

答案：A、A

3.升溫會使氣體在液體中的溶解度（），對吸收操作（）。

答案：

A.有利；B.變大；C.變??；

D.不利；E.不變；F.無影響；

答案：C、D

4.對于具有中等溶解度的氣體吸收過程，要提高吸收系數(shù)，應(yīng)想法減?。ǎ┑淖枇θ?/p>

手。

A.氣膜；B.氣膜和液膜；

C.液膜；D.相界面上；

答案：B

5.在Y—X圖上，吸收操作線總是位于平衡線的（）。

A.上方；B.下方；C.重合線上；

答案：A

6.對吸收操作影響較大的填料特性是（）。

A.比表面積和自由體積；B.機(jī)械強(qiáng)度；

C.對氣體阻力要?。?/p>

答案：A

7.填料塔的吸收面積等于（）。

A.塔內(nèi)填料總表面積；B.塔的截面積；

C.塔內(nèi)潤濕的填料表面積。

答案：c

8.（）,對吸收操作有利。

A.溫度低，氣體分壓大時；B.溫度低，氣體分壓小時；

C.溫度高，氣體分壓大時；C.溫度高，氣體分壓小時；

答案：A

9.當(dāng)吸收質(zhì)在液相中的溶解度甚大時，吸收過程主要受（）控制，止匕時，總吸收系數(shù)KY

近似等于（）。

A.氣膜；B.kX；C.氣液膜同時；D.kY；

E.液膜；F.KX；

答案：A、D

10.吸收速率公式中，當(dāng)用Xi-X作吸收推動力時，其對應(yīng)的吸收系數(shù)為（）。

A.KXB.kXC.kY

答案：B

11.吸收速率公式中，吸收系數(shù)為ky時，其對應(yīng)的吸收推動力為（）。

A.Y-Yi；B.Y-Ye；C.p-pi；

答案：B

12.吸收速率公式中，當(dāng)用p-p（或p—p*）作吸收推動力時，其對應(yīng)的吸收系數(shù)為

（）oe

A.Kg；B.Kp；C.kG；

答案：C

13.根據(jù)雙膜理論，吸收質(zhì)從氣相主體轉(zhuǎn)移到液相主體整個過程的阻力可歸結(jié)為（）。

A.兩相界面存在的阻力；B.氣液兩相主體中的擴(kuò)散的阻力；

C.氣液兩相滯流層中分子擴(kuò)散的阻力；

答案：C

14.對于逆流操作的吸收塔，其它條件不變，當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時，則（）。

A.吸收推動力最大；B.吸收率最高；

C.出塔氣濃度最低；D.吸收液濃度趨于最高。

答案：D

15.在吸收操作的物料衡算式中，V是表示單位時間所處理的（）

A.混合氣體的體積；B.混合氣體的摩爾流率；

C.惰性氣體的摩爾流率

答案：C

16.通常所討論的吸收操作中，當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時，完成一定的分率（）。

A.回收率趨向最高；B.吸收推動力趨向最大；

C.操作最為經(jīng)濟(jì)；D.填料層高度趨向無窮大。

答案：D

17.在常壓下用水逆流吸空氣中的C02,若將用水量增加則出口氣體中的C02量將（）氣

相總傳質(zhì)系數(shù)KG將（），出塔液體中C02濃度將（）。

A.增加、B.減少、C.不變

答案：BAB

-418.低濃氣體吸收中，已知平衡關(guān)系y=2x,kxa=O.2kmol,kya=2XlOkmol.-3.-1,則

此體系屬

（A氣膜；B液膜；C氣、液雙膜）控制總傳質(zhì)系數(shù)近似為kya=（）kmol.-3.-

1?

-4A.2,B.0.1,C,0.2,D.2X10

答案：A

19.對接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)溫度和壓力不變，而液相總濃度增加時

其溶解度系數(shù)H將（），亨利系數(shù)E將（）。

A.增加B.減少C.不變

答案：c

20.在吸收傳質(zhì)過程中，它的方向和限度，將取決于吸收質(zhì)在氣一液兩相平衡關(guān)系，若要

進(jìn)行吸收操作，則應(yīng)控制（）

A.p〉peB.p（peC.p=pe

答案：A

21.萃取時組成在三角形相圖上的表示方法為：三角形任一邊上的任一點代表（）

A.三元混合物；B.二元混合物；C.純組分

答案：B

22.萃取劑的選擇性系數(shù)用（）表示

A.k;B;C.;D.

答案：B

三、判斷題：1.2.J、J、V3.4.V

5.J、J6.J、V7V8.V

9.V10.V11.X12.V

13.X14.X15.V16.X

17.V18.X19.V20.V

21.X

1.為本校的吸收實驗中，欲要較明顯地提高吸收系數(shù)，可用增大氣相流速的方法來達(dá)到。

（）

答案：V

2.在選擇吸收塔用的填料時，應(yīng)選比表面積大的（），空隙率大的（）和填料因子大

的（）填料才好。

答案：VVV

3.填料吸收塔的吸收面積，即為塔的截面積。（）

答案：X

4.泛點氣速是填料吸收塔空塔速度的上限。（）

答案：J

5.在進(jìn)行吸收操作時，在塔內(nèi)任一截面上，吸收質(zhì)在氣相中的分壓總是高于其接觸的液相

平衡分壓的，（）所以在Y—X圖上，吸收操作線的位置總是位于平衡線的上方。（）

答案：。V

6.按雙膜理論，在相界面處，吸收質(zhì)在氣液兩相中的濃度達(dá)平衡（），即認(rèn)為界面上沒

有阻力。（）答案：VV

7.惰性氣體和吸收劑在吸收過程的前后的摩爾量是不變的（）

答案：V

8.減壓和升溫，使氣體的溶解度下降，故減壓升溫有利于解吸操作。（）

答案：V

9.由于溫度對溶解度系數(shù)有影響，溫度升高，溶解度系數(shù)越小，所以升溫有利于解吸。

（）答案：J

10.吸收過程中，當(dāng)操作線與平衡線相切或相交時所用的吸收劑最少，此時推動力也最

小。（）

答案：V

11.選用不同結(jié)構(gòu)的填料時，填料提供的比表面積越大，越有利于吸收，不利于解吸。

（）答案：X

12.選用不同結(jié)構(gòu)的填料時，填料提供的比表面積越大，相同條件下，所需填料層高度越

低。（）

答案：V

13.吸收過程中，當(dāng)操作線與平衡線相切或相交時所用的吸收劑最少，吸收推動力最大。

（）

答案：X

14.液泛點是填料吸收塔的最佳操作點。吸收操作在此條件下進(jìn)行時，則吸收速率最大。

（）

答案：X

15.對于逆流操作的填料吸收塔，當(dāng)氣速一定時，增大吸收劑的比用量（即液氣比），則

出塔溶液濃度降低，吸收推動力增大。（）

答案：J

16.亨利定律的表達(dá)式之一為pe=Ex,若某氣體在水中的亨利系數(shù)E值很大，說明該氣體

為易溶氣體。（）

答案：X

17.鼓泡吸收是氣體分散成氣泡通過液體，因此，氣體為分散相，液體為連續(xù)相（）。

答案：-J

18.噴淋吸收是吸收劑成液滴分散在氣體中，因此，液體為連續(xù)相，氣體為分散相

（）o答案：X

19.吸收操作線的方程式，斜率是L/V（）?

答案：V

20.工業(yè)上一般吸收是在吸收塔中進(jìn)行的。象傳熱一樣氣液間逆流操作有利于吸收完全并

可獲得較大的吸收推動力。（）

答案：J

21.（）萃取后含萃取劑S多的一相稱為萃余相。

答案：X

四、問答題：

1.欲提高填料吸收塔的回收率，你認(rèn)為應(yīng)從哪些方面著手？

答案：1、降低操作溫度或增大壓力，可使吸收速率提高，使回收率提高；

2、在保證不發(fā)生“液泛”在前提下，適當(dāng)增大氣速；

3、適當(dāng)增大吸收劑的用量（增大噴淋密度），可使回收率提高（但會導(dǎo)致操作費(fèi)增大，

溶液濃度X下降）；

4、噴淋液體應(yīng)均勻，并保證填料被充分潤濕；

5、可適當(dāng)增加填料層高度。

2.雙膜論的主要論點有哪些？并指出它的優(yōu)點和不足之處。

答案：.論點：1）相互接觸的氣液兩相流體間存在著穩(wěn)定的相界面，相界面兩側(cè)分別各有

一穩(wěn)定的氣膜和液膜，吸收質(zhì)以分子擴(kuò)散的方式通過此兩膜；

2）在兩膜層以外的氣液兩相主體中，由于流體的充分湍動，吸收質(zhì)的濃度基本上是均勻

的、全部濃度變化集中在兩膜層中，即阻力集中在兩膜層內(nèi)：

3）在相界面處，氣液兩相達(dá)平衡，即界面上沒有阻力。實驗證明，在氣速較低時，用雙

膜理論解釋吸收過程是符合實際情況的，即提高速度，可增大吸收速率已為實踐所證實。

根據(jù)這一理論的基本概念所確定的吸收速率關(guān)系，至今仍是填料吸收塔設(shè)計計算的主要依

據(jù)。但當(dāng)速度較高時，氣液兩相界面就處于不斷更新的狀態(tài)，并不存在穩(wěn)定的氣膜和液

膜，界面更新對吸收過程是一重要影響因素，雙膜論對于這種情況并無考慮進(jìn)去，這是它

的局限性。

3.填料吸收塔內(nèi)的填料，液體噴淋裝置和液體再分布器的作用是什么？

答案：（1）填料一提供氣液兩相的傳質(zhì)面積；

（2）液體噴淋裝置一使液體在塔內(nèi)分布均勻，使填料表面被液體充分潤濕；

（3）液體再分布器一用以減少液體在填料層內(nèi)壁流效應(yīng)，將沿壁下流的液體導(dǎo)向填料層

內(nèi)。

4.什么叫液泛現(xiàn)象？

答案：當(dāng)氣速增大，使氣、液間的摩擦阻力增大至足以阻止液體下流，至使液體充滿填料

層空隙，先是塔頂部積液，繼而蔓延全塔，液體被氣流帶出塔頂，吸收操作完全被破壞。

此現(xiàn)象叫液泛現(xiàn)象。

5.求取最小液氣比有何意義?適宜液氣比如何選擇?增大液氣比對操作線有何影響？

答案：溶質(zhì)氣體A得以吸收的最小溶劑用量、最小液氣比時，欲達(dá)到分離要求需填料層高

度（或理論塔板數(shù)）無窮大，所以在最小液氣比時.，吸收操作只在理論上才能進(jìn)行。當(dāng)液

氣比比最小液氣比還小時，有?部分操作線會在平衡線之下，吸收在理論上都行不通了，

而為脫吸了。與解吸的分界線。

適宜液氣比常在最小液氣比的1.1-L5倍范圍內(nèi)。

增大液氣比，操作線更遠(yuǎn)離平衡線，越加有利于吸收。

6.提高吸收速率應(yīng)采取哪些措施？

答案：由NA=Ky（y-ye）看出，為了提高NA,必須增大吸收系數(shù)和吸收推動力。1.增

大湍動程度；2.增大氣液接觸是為了增大吸收系數(shù)。3.增大液氣比是為了提高推動力。

7.亨利定律有哪幾種表達(dá)式?它們只適合于什么場合?

答案：pe=Ex,pe=C/H,ye=mx

E稱為亨利系數(shù)，H稱為溶解度系數(shù)，m稱為相平衡常數(shù)。它們只適合于稀溶液的情況。

8.什么叫吸收操作?舉例說明吸收操作在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。

答案：.利用混合氣體各組分對某溶劑具有不同的溶解度，從而使氣體混合物得以分離的

過程。例如焦?fàn)t氣中氨的分離，氯化氫氣體用水吸收生產(chǎn)鹽酸，合成氨工業(yè)中用銅氨溶液

吸收原料氣中的CO、C02、H2s等有害氣體。

9.吸收推動力是什么？有哪些表示方法？

答案：吸收推動力就是吸收質(zhì)的分壓差或濃度差。

表示方法有：分壓差濃度差，還有氣相和液相比摩爾分率差，氣相和液相摩爾分率差，具

體表達(dá)式：

N=kyA(y—yi)=kxA(xi—x)

=KyA(y—ye)=KxA(Xe—X)

=kGA(p—pi)=kLA(ci—c)

=KGA(pe—p)=KLA(ce—c)

10.吸收傳質(zhì)中的雙膜理論的基本點是什么？

答案：雙膜理論的基本點是：氣液相之間有一固定的界面，氣相一側(cè)存在氣膜，液相一側(cè)

存在液膜，氣體吸收是吸收質(zhì)的分子在兩層膜中的擴(kuò)散，由氣膜，擴(kuò)散，穿過界面，再穿

過液膜傳到液相主體；吸收阻力集中在兩層膜內(nèi)。兩膜以外為氣相主體和液相主體，處于

充分湍動各點濃度均勻一致；

11.有一填料吸收塔，逆流操作，氣體由塔底進(jìn)入，吸收劑從塔頂淋下，該過程的平衡線

與操作線如下圖，試將下列有關(guān)參數(shù)表示在圖上。(1)塔頂、塔底氣液組成；(2)作出

最小液氣比時的操作線；(3)理論上塔底可獲得的最大濃度。

12.多級錯流接觸萃取操作線方程是依據(jù)什么推導(dǎo)出來的？其斜率如何表示？

答案：對溶質(zhì)A作物料衡算得出，其斜率為一B

S

13.萃取溶解度曲線以內(nèi)的區(qū)域為什么區(qū)？以外的區(qū)為什么區(qū)？什么是共輒相

答案：曲線以內(nèi)為兩相區(qū)，以外為均相區(qū)。當(dāng)平衡時，兩液相為共飄相。

14.萃取三角形相圖的頂點和三條邊分別表示什么？

答案：三角形的三個頂點分別表示純物質(zhì)，三角形任一邊代表上的任一點代表二元混合

物。15什么是萃取操作的分配系數(shù)？它如何表示？

答案：在一定的溫度下，當(dāng)三元混合液的兩個液相達(dá)到平衡時，溶質(zhì)在E相與R相中的組

成之比稱為分配系數(shù)，以kA表示。kAyAxA

16.請說需選擇性的含義？寫出用選擇性系數(shù)表示的萃取平衡方程？

答案：選擇性是指萃取劑S對原料液中兩個組分溶解能力的差異。

yAxAl(l)xA

五、計算題：

1含有10%(體積%)C2H2的某種混合氣體與水充分接觸，系統(tǒng)溫度為30℃,總壓為

101.3kPa?試求達(dá)平衡時液相中C2H2的摩爾濃度。

答案：混合氣體按理想氣體處理，由理想氣體分壓定律可知，C2H2在氣相中的分壓為

kPa

C2H2為難溶于水的氣體，其水溶液的組成很低，故氣液平衡關(guān)系符合亨利定律，并且溶液

的密度可按純水的密度計算。

查得30℃水的密度為=995.7kg/m3

由

故

查表2T可知，30℃時C2H2在水中的亨利系數(shù)kPa。故

kmol/m3

分析：求解本題的關(guān)鍵是熟練掌握亨利定律的表達(dá)式和各系數(shù)間的關(guān)系。2在總壓

101.3kPa及30℃下，氨在水中的溶解度為L72g(NH3)/100g(H20)?若氨水的氣液平衡關(guān)

系符合亨利定律，相平衡常數(shù)為0.764,試求氣相組成Y。答案：先求液相組成

由亨利定律，求氣相組成

則

分析：求解本題的關(guān)鍵是熟練掌握亨利定律的表達(dá)式及摩爾比的定義。

3.某廠有填料層高為3m的吸收塔，用水洗去尾氣中的公害組分A?，F(xiàn)測得濃度如下圖示

(圖中濃度均為摩爾分布)，相平衡關(guān)系為Y=L2X。試求該操作條件下，氣相總傳質(zhì)單元高

度HOG為多少m?

答案:VHOG=Z/NOG

而NOG=(Y1-Y2)/△￥!!!

Yl=yl/(l-yl)=0.02/(1-0.02)=0.02041;

Y2=y2/(l-y2)=0.004/(1-0.004)=0.004016;

Xl=x1/(1-x1)=0.008/(1-0.008)=0.008065;

X2=0;

**Y1=1.2X1=1.2X0.008065=0.0097;Y2=0

,.,△Ym=(AYl-AY2)/ln(AYl/AY2)

而：

*AY1=Y1-Y1=O.02041-0.0097=0.0107;

*AY2=Y2-Y2=0.004016-0=0.004016

代入上式得：

△Ym=0.006983

/.NOG=(O.02041-0.004016)/0.0068=2.411

.\HOG=3/2.411=1.244m

4.設(shè)計一填料塔，在常溫常壓下用清水吸收空氣一丙酮混合氣中的丙酮，混合氣入塔流量

為

TlOOkmol.h,含丙酮5%(體積％)，要求吸收率達(dá)到95%。已知塔徑0.9m,操作條件下的平

-1衡關(guān)系可以用Y=2X表示，氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)KYa=160kmol.-3.h.而出塔溶液中丙酮

的濃度

3-1為飽和濃度的70虬試求：(1)耗水量為多少m.h；(2)所需填料層高度。(3)用水量是

最小

用水量的多少倍？

答案：1)L：L=V(Yl-￥2)/Xl(VX2=0)

-1VV=1OO(1-0.05)=95kmol.h;

Yl=yl/(l-yl)=0.05/(1-0.05)=0.0526;

Y2=Y1(1-6)=O.0526(1-0.95)=0.00263;

*Xl=XlX70%=(Yl/m)X0.7=(0.0526/2)X0.7=0.0184

T3T.,.代入上式得：L=258kmoLh=4.64m.h

2)Z:Z=HOGXNOG

2H0G=V/KYaQ=100/(160X0.9Xn/4)=0.98m

N0G=(Yl-Y2)/AYm

△Ym=(△Yl-AY2)/ln(AYl/AY2)

*AY1=Y1-Y1=O.0526-2X0.0184=0.0158

*AY2=Y2-Y2=Y2=0.00263代入得：△Ym=0.00735

??.NOG=(O.0526-0.00263)/0.00735=6.80

/.Z=0.98X6.8=6.7m

3)1717

-1VL,=V<i>m=95X0.95X2=180.5kmol.h

/.L/f=258/180.5=1.43(倍)

3T5今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料氣中的甲醇。已知處理量為1000m.h

(標(biāo)

-3準(zhǔn)狀態(tài))，原料氣中含甲醇100g.m,吸收后水溶液中含甲醇量等于進(jìn)料氣體相平衡時

的濃

度的67機(jī)設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下操作，要求甲醇的回收率為98%,吸收平衡線可取為Y=L15X,

-2-12-3KY=0.5kmol.m.h,塔內(nèi)單位體積填料的有效氣體傳質(zhì)面積為190m.m,取塔內(nèi)的氣

體空塔

-1速度為0.5m.s。試求：1)水用量；2)塔徑；3)填料層高度，(附：甲醇分子量

32)

答案：1)L:L=V(Y1-Y2)/(X1-X2)

-3Vyl=(100X10/32)/(1/22.4)=0.07;

Yl=yl/(l-yl)=0.07/(l-0.07)=0.0753;

Y2=Y1(l-<l>)=0.0753(1-0.98)=0.001506;

*VXl=Yl/m=0.0753/1.15=0.0655

*AX1=0.67X1=0.67X0.0655=0.0439；

-1X2=0；V=1000/22.4=44.64kmol.h,

-1V=44.64(1-0.07)=41.52kmol.h；

代入得：L=V(Y1-Y2)/Xl=41.52(0.0753-0.001506)/0.0439

-1-13-1L=69.8kmol.h或=1256kg.h=l.256m.h?

0.50.52)D：D=(4VS/JTU)=(4X1000/JTX0.5X3600)=0.841m

3)Z:Z=Hog.Nog

Hog=V/KyaQ=41.52/(0.5X190Xn/4X0.841)=0.787m;

NOG=(Yl-Y2)/AYm

△Ym=(AYl-AY2)/ln(AYl/AY2)

*AY1=Y1-Y1=O.0753-1.15X0.0439=0.02482

*AY2=Y2-Y2=Y2-0=0.001506

代入得：△Ym=0.00832

.*.NOG=(0.0753-0.001505)/0.00832=8.87

AZ=O.787X8.87=6.98m

2-16在一填料塔中用清水逆流吸收混合于空氣中的氨氣?；旌蠚怏w的流量為

lOOkmol.m.h,

氨濃度為0.01(體積分率)，要求回收率99%,水的用量為最小用量的2倍，操作條件下

的

-3-1平衡關(guān)系為Y=l.5X,KYa=O.0511kmol.m.s?試求:1)出塔的液相濃度,2)氣相

總傳質(zhì)單

元高度HOG；3)所需填料層高度。

答案:1)XI,Yl=yl/(l-yl)=0.01/(1-0.01)=0.0101;

Y2=Y1(1-①)=0.0101X(1-0.99)=0.000101;

L/V=2(L/V)min=2(Yl-Y2)/(Yl/m)=2m<r>=2X1.5X0.99=2.97

Xl=(Y1-Y2)/(L/V)=(0.0101-0.000101)/3=0.00333

2)IIOG:

IIOG=V/KYa0=100(1-0.01)/(3600X0.0511)=0.54m

3)Z:Z=H0GXN0G

NOG=(Y1-Y2)/AYm

△Ym=(AYl-AY2)/ln(AY1/AY2)

*AY1=Y1-Y1=O.0101-2.02X0.00333=0.003373

*-4AY2=Y2-Y2=0.000101代入得：△Ynr%33X10

-4ANOG=(0.0101-0.000101)/9.33X10=10.71

...Z=0.54X10.71=5.78m

7.在填料高度6m的常壓填料塔內(nèi)，用純水吸收氣體混合物中少量的可溶性組分，氣液逆

流接觸，液氣比為2。操作條件下平衡關(guān)系Y=l.5X.溶質(zhì)的回收率為90%,若保持氣液兩

相流量不變，欲將回收率提高到95%,問填料層高度增加多少米？，設(shè)其KYa值不變答

案：Z=HOGXNOGZ'=HOGXN'0G

(依題意HOG為定值)

NOG=(Yl-Y2)/AYm

****AYm=[(Yl-Yl)-(Y2-Y2)]/ln(Yl-Yl)/(Y2-Y2)而：Y1-Y2=Y1-Y1(1-

<i>)=Yl<i>

VL/V=(Y1-Y2)/X1,.\X1=Y14)/l.5

*Yl-Yl=Yl-mX>Yl-m(Yl6/1.5)=Y15)

*Y2-Y2=Y2-O=Y1(1-<I>)

代入化簡：

'NOG=[4>ln(l-m<i>/2)/(l-

=[0.9Xln(l-1.5X0.9/2)/(1-0.9)]/(0.9-1.5X0.9/2)=4.715

同理可得：

'HOG=[@'ln(l—m。'/2)/(1—@')]/(?'—m。'/2)

=[0.95ln(l—1.5X0.95/2)/(l-0.95)]/(0.95-1.5X0.98/2)=1.662/0.238=6.983

V=ZN'OG/NOG=6X6.983/4.715=8.89m

.,.△Z=8.89-6=2.29m2

8.某廠準(zhǔn)備采用一個逆流操作的填料吸收塔，用清水來吸收混合氣中的S02,已知混合氣

體

3-1-2處理量1000(標(biāo)準(zhǔn))m.h,塔內(nèi)操作壓力為102.63kN.%溫度25℃,進(jìn)塔的混合氣中

S02的分

-2-2壓9.33kN.m,出塔時S02的分壓下降為1.52kN.m。實際用水量比最小用水量大50%,

塔內(nèi)

T的實際的空塔速度為0.5m.s。氣液平衡關(guān)系Y*=40X。試求：(1)該塔每小時吸收了多少

3-lkgS02?(附：S02的分子量為64)(2)該塔的吸收率為多少？(3)用水量為多少m.h?

⑷塔

徑為多少m?

答案：1)G：G=V(Y1-Y2)

VY1=9.33/(102.63-9.33)=0.1

Y2=l.52/(102.63-1.52)=0.015

-lV=1000(l-9.33/102.63)/22.4=40.58kmol惰氣.h

代入得：G=V(Y1-Y2)

-1-1G=3.45kmolS02.h=3.45X64=220.75kgS02.h

2)2:2=(Y1—Y2)/Y1=(O.1—0.015)/0.1=0.85或85%

3)L：L=V(Y1-Y2)/(X1-X2)

VL=1.5L.\X1=Y1/1.5m=0.1/1.5X40=0.00167,X2=0

-13T.,.代入得：L=2065kmol.h或=37.18m.h

0.54)D：D=(4V混/nu)

3-1而V混=1000(101.3/102.63)X(298/273)=1077.4m.h

0.5.?.代入得:D=(4X1077.4/3600JTX0.5)=0.873m

園整為0.9m

9.某廠有一個用清水逆流吸收某廢氣中的氨氣的填料塔。操作溫度30℃,壓力為常壓。已

知進(jìn)塔的廢氣中含氨5%(體積％),液氣比為最小液氣比的1.5倍。氣液關(guān)系為Y=2X,現(xiàn)

為了進(jìn)一步做好環(huán)境保護(hù)工作，準(zhǔn)備將原來的回收率從90%提高到98%時，你認(rèn)為此塔的

填料層應(yīng)從原來的5m增加到多少m高才行？(其它條件不變)又問：為了提高回收率，

你認(rèn)為可采用什么較好的措施？為什么？

答案:1)Z,：VZ=H0G(Yl-Y2)/AYm

而H0G=V/KYaC。因操作條件不變，即HOG不變。

：.V=Z[(Y1-Y2)/△Ym]/[(Y1-Y2)/△Ym],當(dāng)e=90%時:

Yl=5/95=0.0526；Y2=Y1(1-)=0.0526(1-9)=0.00526;

*/L=1.5L/min

.,.X1=Y1/1.5X2=0.0526/(1.5X2)=0.0175

8Y1=2X1=2XO.0175=0.035

*Y2=2XX2=2X0=0

****AYm=[(Y1-Yl)-(Y2-Y2)]/In(Yl-Yl)/(Y2-Y2)]代入得：AYm=O.0102

'當(dāng)6=98%時:Yl=5/95=0.0526;Y2=0.0526(1-0.95)=0.0026;

''*'X1=Y1/1.5X2,Yl=2X10.0526/1.5=0.035

8X2=0Y2=0

同理代入上式得：△Ym'=0.00787

：.V=[5X(0.0526-0.0026)/0.00787]/[(O.0526-0.00526)/0.0102]=6.841m

注意：下圖，鉛筆線為6=90%操作線，紅線為6=98%操作線，故實際最小液氣比值已

比原來大了。故此操作比也比原來大了。因為兩種情況下操作液氣比=1.5最小液氣比。

提高回收率的措施：

1)???NH3屬于易溶氣體，屬氣膜控制，故可適當(dāng)提高氣速，以提高NA,且KY則HOG,而

ZI,對現(xiàn)成的吸收塔中就有可能滿足回收率小t的要求。

2)適當(dāng)增大液體的噴淋密度，保證填料充分潤濕，以獲得較大的吸收面積，有利于

<i>to

10.直徑為1m的填料吸收塔，每小時用清水吸收含S023%(體積％)的混合氣中的

S0280kmolo

2-3-52-1已知：填料的比表面積200m.m,KY=1.4XlOkmol.m.Ay,正常操作時填料有98%

被潤濕，

又已知△Ym=0.5,求該塔填料層高度。

答案：Z=V(Y1-Y2)/(KYa.Q.AYm)

-52=80/3600X1.4X10/(200X0.98X(JI/4)X1X0.5)

=19.56m

11.在填料吸收塔中用清水吸收氨與空氣的混合氣中的氨。已知混合氣體中，氨的最初濃

度為5%(體積%),該塔在latm和30℃下進(jìn)行，吸收率達(dá)95%,吸收劑用量為Lmin的2

倍，

-2氨氣的亨利系數(shù)E=321kN.m。試求：1)離開吸收塔的混合氣中氨的濃度(以體積%表

示)；

2)溶液的出塔濃度；3)該吸收操作的為多少?

答案：1)y2：y2=Y2/(1+Y2)

Y1=5/95=0.0526；Y2=Y1(1-0)=0.0526(1-0.95)

=0.00263

/.y2=0.00263/(1+0.00263)=0.00262或0.262%

(摩爾百分率=體積百分率)

2)XI：根據(jù)推導(dǎo):Xl=Yl/2m

而：m=E/P=321/101.3=3.17

-1AX1=O.0526/2X3.17=0.0148kmolNH3.kmol-水

3)AYm

8***AYm=[(Yl-Yl)-(Y2-Y2)]/ln(Y1-Y1)/(Y2-Y2)

*而:Yl=mXl=3.17X0.0148=0.0469;Yl=0.0526;

*Y2=mX2=3.17X0=0,Y2=0.00263

...代入得：△YmR.004

3-112.在填料塔中用清水吸收NH3與空氣的混合氣中的NH3。已知混合氣體流量1500標(biāo)準(zhǔn)

m.h,

氨的最初濃度為5%,出塔濃度為0.3%(均為體積％)。該塔在latm和303K下進(jìn)行操作，

吸收劑用量為L最小的1.5倍，平衡關(guān)系Y=3.17X。試求：1)吸收率；2)溶液的出塔濃

度；3)該吸收操作的△Xm。

答案：1)吸收率W：w=(Yl—Y2)/Y1

而：Yl=5/95=0.0526;Y=0.3/99.7=0.00301

二V=(O.0526-0.00301)/0.0526=0.943或94.3%

2)XI：X1=[V(Y1-Y2)/L]+X2

-1而:V=1500(1-0.05)/22.4=63.62kmol惰氣.h

*L=1.5Lmin=l.5V(Yl-Y2)/(XI-X2)

=1.5X63.62(0.0526-0.00301)/(0.0526/3.17-0)

-1=285.2kmol.h

Xl=[63.62(0.0526-0.00301)/285.2]+0=0.0111

或：X1=Y1/1.5m=0.0526/1.5X3.17=0.0111

3)AXm**

△Xm=[(Xl-Xl)-(X2-X2)]/ln(Xl-Xl)/(X2-X2)

*而:Xl=Yl/3?17=0.0526/3.17=0.0166；Xl=0.0111;

*X2=Y2/3.17=0.00301/3.17=0.00095;X2=0

代入得：△Xm=0.0026

13.已知在20℃及l(fā)atm下某一空氣與S02的混合氣體中含S0210%(體積%),某一S02的

水溶液中含S02L5%(質(zhì)量％)，試把S02在混合氣體中的濃度及在水溶液中的濃度換算為

用摩爾分率及比摩爾分率表示的濃度。

答案：y=體積%=0.10

Y=y/(1-y)=0.Ill

x=(0.0025/64)/(0.0025/64+0.0975/18)=0.0072

X=x/(1-x)=0.0072/(1-0.0072)=0.0073

14.在填料高度為6m的常壓填料塔內(nèi)，用純水吸收氣體混合物中少量的可溶性組分，氣液

逆流接觸，液氣比為L5,操作條件下平衡關(guān)系Y=1.2X,溶質(zhì)的回收率為90%,若保持氣

液兩相流量不變，欲將回收率提高到99%,問填料層高應(yīng)增加多少m?(假設(shè)其氣相的體

積吸收總系數(shù)KYa為定值)

'答案：Z=HOGXNOGZ''=HOGXNOG

N0G=l/(l-mV/L)Xln[(l-mV/L)(Yl-Mx2)/(Y2-mX2)+mV/L]

=1/(1-1.2/1.5)Xln[(l-0.8)Yl/((l-0.9)Yl)+0.8]=5.148

'Nog=l/(1-0.8)Xln[0.2XYl/(Yl(l-0.99))+0.8]=15.17

Hog^const.

'：.Z'=Nog/NogXZ=(15.17/5.148)6=17.69m

AZ=17.69-6=11.69m

15.今擬在某一直徑為0.5m的填料塔中，在20℃、760mmi1g下用清水對空氣一氮混合氣進(jìn)

3行逆流吸收操作，每小時向塔送入含NH3L5mol%的混合氣4801n(操作態(tài))，要求NH3的

回

收率為98%。已知20℃的平衡關(guān)系為y=0.75x(x、y均為摩爾分率)，出塔溶液中NH3

的

-3濃度為平衡濃度的80%。試求：(1)出塔溶液中氨的濃度(分別用摩爾分率與kmol.m

表示)；

-1-3T(2)水用量(kg.h)；(3)已知?dú)庀囿w積總傳質(zhì)系數(shù)Kya為0.08kmol.m.s,計算所需

填料層高

度(m)。

答案：①xb=0.8xb=0.8yb/m=0.8X0.015/0.75=0.016

Cb=C總X=PLX/EMX+(1-X)MS]?PSX/MS

-3二Cb?=O.016/(18/1000)=0.889kmol.m

L/G=(yb-ya)/xb=(yb-ya)/(0.8yb/m)=mn/0.8

=0.75X0.98/0.8=0.919

-1②G=(480X273/293)/22.4=20kmol.h

-1-1L=0.919G=18.38kmol.h=331kg.h

2③HOG=G/KYa=20/(0.785X0.5)3600/0.08=0.354m

S=m/(L/G)=0.75/0.919=0.816

Yb/ya=l/(l-n)=1/0.02=50

NOG=1/(1-S)L[(1-S)yb/ya+S]=12.52

h=H0GXN0G=0.354X12.52=4.43m

****

16.在一填料塔中用清水逆流吸收混合于空氣中的氨氣?；旌蠚怏w的流量為80kmol.m.h,

氨濃度為0.01(體積分率)要求回收率為99%,水的用量為最小用量的L.5倍，操作條

件

-3-1下的平衡關(guān)系為Y=2.02X,KYa=0.0511kmol.m.s(按摩爾比計算值)試求：(1)出塔

的液相

濃度XI；(2)氣相總傳質(zhì)單元高度H0G；(3)所需填料層高度。注：可均按摩爾比濃度計

算答案:①Yl=yl/(l-yl)=0.01/(l-0.01)=0.0101

Y2=Y1(1-n)=0.0101(1-0.99)=0.000101

Ls/GB=1.5(LS/GB)min=1.5(Y1-Y2)/(Y1/m)

=1.5mn=1.5X2.02X0.99=3.0

X1=(Y1-Y2)/(Ls/GB)=(0.0101-0.000101)/3=0.00333

②H0G=GB/KYa=80(l-0.01)/3600/0.0511=0.43m

③S=m/(Ls/GB)=2.02/3.0=0.673

NOG=1/(1-S)L[(1-S)Y1/Y2+S]=10.73

h=N0GXH0G=10.73X0.43=4.61m

17.用清水吸收氨一空氣混合氣中的氨。混合氣進(jìn)塔時氨的濃度yl=0.01(摩爾比)，吸

收率90%,氣一液平衡關(guān)系y=l.Ox。試求：1)溶液最大出口濃度；(2)最小液氣比；

(3)取吸收劑用量為最小吸收劑用量1.5倍時，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為多少？(4)氣相總傳

質(zhì)單元高度為0.6m時，填料層高為幾米？

答案：.已知

Yl=0.01,n=90%,y2=y1(1-n)=0.01(1-0.9)=0.001

X2=0Xlmax=xle=yl/l=0.01/1=0.01

(L/V)m=(yl-y2)/(xle-xe)=(0.01-0.001)/0.01=0.9

L/V=1.5(L/V)m=l.5X0.9=1.35

xl=(yl-y2)/(L/V)+x2=(0.01-0.001)/1.35=0.0067

y2e=0yle=1X0.0067=0.0067

Ayrn=((0.01-0.0067)-(0.001-0))/In(0.01-0.0067)/0.001=0.0027

N0G=(yl-y2)/Aym=(0.01-0.001)/0.0027=3.3

Z=0.6X3.3=1.98Wo

-118.在直徑為1.0m的填料塔中，用1000kg.h的清水吸收空氣和S02混合氣中的S02,混

合

3T氣量為1200m(標(biāo)準(zhǔn)).h,混合氣含S02L3%(體積)，要求回收率99.5%操作條件

為20℃、

-3-llatm,平衡關(guān)系為ye=O.75x,總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=O.06kmol.m.s,求液體出口濃度和

填料層高

度.

-13T答案:已知：D=1.0mLs=1000kg.hG=1200Nm.h

Yl=0.0134)=0.995x2=0ye=O.75x

-3-1Kya=O.06kmol.m.s

Ls=1000/(3600X18)=0.0154kmol/s

G=1200/(22.4X3600)=0.0149kmol/s

???為低濃度吸收A(L/G)=O.0154/0.0149=1.03

y2=yl(l-<|>)=0.013(1-0.995)=0.000065

xl=(G/L)(yl-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.03=0.0126

VZ=HOGXNOG而NOG=(yl-y2)/AYm

Ayl=yl-y=0.013-0.75X0.00818=0.006490

Ay=y-y2=0.000065-0=0.000065-2-1

Aym=(Ayl-Ay2)/ln(Ayl/Ay2)

=(0.006490-0.000065)/In(0.006490/0.000065)

=0.001396

.,.NOG=(O.013-0.000065)/0.001396=9.266

HOG=G'/(KyaQ)

=0.0149/(0.785X1X0.06)=0.316(m)

AZ=9.266X0.316=2.93m

19.有一逆流填料吸收塔，塔徑為0.5m,用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械娜苜|(zhì)。入塔氣體量為

-1120kmol.h,溶質(zhì)濃度為0.01(摩爾分率)，回收率要求達(dá)到90%,液氣比為1.2,平

衡關(guān)系

-3-ly=0.8x?試求：(1)液體出塔濃度；(2)測得氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)kya=0.12kmol.m.s,

問該塔

填料層高度為多少？

答案：①yl=0.01

Y2=yl(l-n)=0.01(1-0.9)=0.001

L/G=(yl-y2)/xl,xl=(yl-Y2)/(L/G)=(0.01-0.001)/1.2=0.0075

2②H0G=G/Kya=120/(0.785X0.5X3600)/0.12=1.415m

NOG=1/(1-S)L[(1-S)Y1/Y2+S]

S=m/(L/G)=0.8/1.2=0.667

N0G=4.16

h=H0GXN0G=l.415X4.16=5.88m?

20.某廠有一填料層高為8m的吸收塔，用水洗去尾氣中的公害組分A。測得濃度數(shù)據(jù)如

圖，相平衡關(guān)系為y=L5x。試求：該操作條件下，氣相總傳質(zhì)單元高度HOG為多少m?

答案:L/G=(yl-y2)/(xl-x2)=(0.02-0.004)/0.008=2

Ayl=yl-y2=0.02-1.5X0.008=0.008

Ay2=0.004

Aym=(Ayl-Ay2)/(LAyl/Ay2)=0.0028

NOG=(yl-y2)/Aym=5.714

H0G=h/N0G=8/5.714=1.4mo

21.在20℃和760mmHg,用清水逆流吸收空氣混合氣中的氨?；旌蠚庵邪钡姆謮簽?/p>

TIOmmHg,經(jīng)吸收后氨的分壓下降到.051mmHg?；旌蠚怏w的處理量為1020kg.h,其平均分

子量為28.8,操作條件下的平衡關(guān)系為y=0.8x。若吸收劑用量是最小用量的5倍,求吸收

劑的用量和氣相總傳質(zhì)單元數(shù)。

答案:①yl=pl/P=10/760=0.01316

-5Y2=p2/P=0.051/760=6.71X10

L/G=5(L/G)min=5(yl-y2)/(yl/m)

-5=5(0.01316-6.71X10)/(0.01316/0.8)=3.98

-1G=1020/28.8=35.42kmol.h

-1L=3.98G=141kmol.h

②S=m/(L/G)=0.8/3.98=0.201

NOG=1/(1-S)LE(1-S)Y1/Y2+S]=6.33?

-322.含甲醇15%(質(zhì)量)的水溶液，其密度為970kg.而，試計算該溶液中甲醇的：