化工原理第五章吸收题Word文件下载.docx
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假定传质阻力相当于3mm厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。
2.5一填料塔在常压和295K下操作,用水除去含氨混合气体中的氨。
在塔某处,氨在气相中的组成ya=5%(摩尔百分率)。
液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量NA=10-4[kmol/m2·
S],气相扩散系数DG=0.24[cm2/s],求气膜的当量厚度。
相平衡与亨利定律
2.6温度为10℃的常压空气与水接触,氧在空气中的体积百分率为21%,求达到平衡时氧在水中的最大浓度,(以[g/m3]、摩尔分率表示)及溶解度系数。
以[g/m3·
atm]及[kmol/m3·
Pa]表示。
2.7当系统服从亨利定律时,对同一温度和液相浓度,如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压)(A)Y增大一倍;
(B)P增大一倍;
(C)Y减小一倍;
(D)P减小一倍。
2.825℃及1atm下,含CO220%,空气80%(体积%)的气体1m3,与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后,
(1)CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少?
(2)刚开始接触时的总传质推动力ΔP,Δx各为多少?
气液达到平衡时的总传质推动力又为多少?
2.9在填料塔中用清水吸收气体中所含的丙酮蒸气,操作温度20℃,压力1atm。
若已知气相与液相传质分系数(简称传质系数)kG=3.5×
10-4[kmol/(m2.s.atm)],kL=1.5×
10-4[m/s],平衡关系服从亨利定律,亨利系数E=32atm,求KG、Kx、Ky和气相阻力在总阻力中所占的比例。
2.10在一填料塔中用清水吸收混合气中的氨。
吸收塔某一截面上的气相浓度y=0.1,液相浓度x=0.05(均为摩尔分率)。
气相传质系数ky=3.84×
10-4[kmol/(m2.s.Δy)],液相传质系数kx=1.02×
10-2[kmol/(m2.s.Δx)],操作条件下的平衡关系为y=1.34x,求该截面上的:
(1)总传质系数Ky,[kmol/(m2.s.Δy)];
(2)总推动力Δy;
(3)气相传质阻力占总阻力的比例;
(4)气液介面的气相、液相浓度yi和xi。
操作线作法
2.11根据以下双塔吸收的四个流程,分别作出每个流程的平衡线(设为一直线)和操作线的示意图。
2.12示意画出下列吸收塔的操作线。
(图中yb1>
yb2,xa2>
xa1;
yb2气体和xa2液体均在塔与其气、液相浓度相同的地方加入)
习题12附图
2.13在填料塔中用纯水逆流吸收气体混合物中的SO2,混合气中SO2初始浓度为5%(体积),在操作条件下相平衡关系y=5.0x,试分别计算液气比为4和6时,气体的极限出口浓度(即填料层为无限高时,塔气体出口浓度)及画出操作线。
2.14在吸收过程中,一般按图1设计,有人建议按图2流程设计吸收塔,试写出两种情况下的操作线方程,画出其操作线,并用图示符号说明操作线斜率和塔顶、底的操作状态点。
习题14附图
设计型计算
2.15用填料塔以清水吸收空气中的丙酮,入塔混合气量为1400[Nm3/h],其中含丙酮4%(体积%),要求丙酮回收率为99%,吸收塔常压逆流操作,操作液气比取最小液气比的1.2倍,平衡关系为y=1.68x,气相总传质单元高度HOG=0.5m求:
(1)用水量及水溶液的出口浓度xb
(2)填料层高度Z(用对数平均推动力法计算NOG)。
2.16某工厂拟用清水吸收混合气体中的溶质A,清水用量为4500[kg/h],混合气体量为2240[Nm3/h],其中溶质A的含量为5%(体积%),要求吸收后气体中溶质含量为0.3%,上述任务用填料塔来完成,已知体积总传质系数KYa为307[kmol/m3.h],平衡关系为y=2x,如塔径已确定为1m,求填料层高度为多少m?
(NOG用吸收因数法)
2.17用填料塔从一混合气体中吸收所含苯。
进塔混合气体含苯5%(体积百分数),其余为惰性气体。
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。
吸收剂为不含苯的煤油。
煤油的耗用量为最小用量的1.5倍。
气液逆流流动。
已知该系统的平衡关系为Y=0.14X(式中Y、X均为摩尔比)。
已知气相体积总传质系数KYa=125kmol/m3.h。
煤油的平均分子量为170Kg/Kmol。
塔径为0.6m。
试求:
(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m?
习题17附图
(4)吸收塔每小时回收多少Kg苯?
(5)欲提高回收率可采用哪些措施?
并说明理由。
2.18在逆流操作的填料塔,用纯溶剂吸收混合气体中的可溶解组分。
已知:
吸收剂用量为最小量的1.5倍,气相总传单元高度HOG=1.11m,(HOG=GB/KYa,其中GB---惰性气体的流率,Kmol/m2.s;
KYa---以气相摩尔比差为总推动力的气相体积总传质系数Kmol/m3.s.△Y),操作条件下的平衡关系为Y=mX(Y、X--摩尔比),要求A组分的回收率为90%,试求所须填料层高度。
在上述填料塔,若将混合气体的流率增加10%,而其它条件(气、液相入塔组成、吸收剂用量、操作温度、压强)不变,试定性判断尾气中A的含量及吸收液组成将如何变化?
已知KYa∝G0.7。
2.19在常压填料逆流吸收塔中,用清水吸收混合气体中的氨,混合气量为2000m3/h,其中氨的流量为160m3/h,出口气体中氨的流量为4m3/h,操作温度为20℃,平衡关系为Y=1.5X,传质系数KY=0.45Kmol/m2h△Y(均按摩尔比表示),试求:
(1)吸收率η为多少?
若吸收剂量为最小用量的1.2倍时,求溶液的出口浓度。
(2)已知塔径为1.2m,充25X25X3的乱堆填料拉西环,填料有效比面积约200m2/m3,求填料层高度。
(3)若使V、Y、η、X1不变,而使吸收剂改为含氨0.1%(mlo%)的水溶液时,填料层高度有何变化(KY可视为不变)。
2.20在填料塔稀硫酸吸收混合气体中的氨(低浓度),氨的平衡分压为零(即相平衡常数m=0),在下列三种情况下的操作条件基本相同,试求所需填料高度的比例:
(1)混合气体含氨1%,要求吸收率为90%;
(2)混合气体含氨1%,要求吸收率为99%;
(3)混合气体含氨5%,要求吸收率为99%。
对上述低浓度气体,吸收率可按η=(Yb-Ya)/Yb计算。
2.21用图示的A、B两个填料吸收塔,以清水吸收空气混合物中的SO2,已知系统的平衡常数m=1.4,塔的HOG=1.2[m],气体经两塔后总吸收率为0.91,两塔用水量相等,且均为最小用量的1/0.7倍,试求两塔的填料层高度。
操作型计算
2.22含氨1.5%(体积%)的气体通过填料塔用清水吸收其中的氨。
平衡关系y=0.8x,液气摩尔比L/G=0.94,总传质单元高度HOG=0.4m,填料层高度ho=6m。
(1)求出塔气体中氨的浓度(或吸收率);
(2)可以采用哪些措施提高吸收率η?
如欲达到吸收率为99.5%,对你所采取的措施作出估算。
2.23空气中含丙酮2%(体积%),在填料塔中用水吸收。
填料层高度ho=10m,混合气体摩尔流率G=0.024[kmol/m2.s],水的摩尔流率L=0.065[kmol/m2.s],气相传单元高度HG=0.76m,液相传质单元高度HL=0.43m,操作温度下的亨利常数E=177[KN/m2],操作压力为100[KN/m2],求出口气体浓度。
2.24用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A,在操作条件下,相平衡关系为Y=mX。
试证明:
(L/V)min=mη,式中η为溶质A的吸收率。
综合计算
2.25在直径为0.8m的填料塔中,用1200Kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2,混合气量为1000m3(标准)/h,混合气含SO21.3%(体积),要求回收率为99.5%,操作条件为20℃,1atm,平衡关系为ye=0.75x,总体积传质系数Kya=0.055Kmol/m3.s.∆y,求液体出口浓度和填料层高度。
2.26在塔径为1.33m的逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收温度为20℃,压力为1atm的某混合气体中的CO2,混合气体处理量为1000m3/h,CO2含量为13%(体积),其余为惰性气体,要求CO2的吸收率为90%,塔底的出口溶液浓度为0.2gCO2/1000gH2O,操作条件下的气液平衡关系为Y=1420X(式中Y、X均为摩尔比),液相体积吸收总系数KXa=10695Kmol/m3.h,CO2分子量为44,水分子量为18。
(1)吸收剂用量(Kg/h);
(2)所需填料层高度(m)。
2.27某厂使用填料塔,以清水逆流吸收某混合气体中的有害组分A。
已知填料层高度为8m。
操作中测得进塔混合气组成为0.06(组分A的摩尔分率,以下同),出塔尾气中组成为0.008,出塔水溶液组成为0.02。
操作条件下的平衡关系为y=2.5x。
(1)该塔的气相总传质单元高度;
(2)该厂为降低最终的尾气排放浓度,准备另加一个塔径与原塔相同的填料塔。
若两塔串联操作,气液流量和初始组成均不变,要求最终的尾气排放浓度降至0.005,求新加塔的填料层高度。
注:
计算中可近似用摩尔分率代替摩尔比。
2.28流率为0.04Kmol/m2.s的空气混合气中含氨2%(体积),拟用逆流吸收以回收其中95%的氨。
塔顶喷入浓度为0.0004(摩尔分率)的稀氨水溶液,采用液气比为最小液气比的1.5倍,操作围的平衡关系为y=1.2x,所用填料的气相总传质系数Kya=0.052Kmol/m3.s.△y。
(1)液体离开塔底时的浓度(摩尔分率);
(2)全塔平均推动力△ym;
(3)填料层高度。
2.29在填料高度为5m的常压填料塔,用纯水吸收气体混合物中少量的可溶组分。
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,溶质的回收率为90%,若保持气液两相流量不变,欲将回收率提高到95%,求填料层高度应增加多少m?
2.30用纯溶剂S吸收混合气体中溶质A。
操作条件为P=1atm,t=27℃。
惰性气体的质量流速为5800Kg/(m2.h),惰性气体的分子量为29,气相总传质单元高度HOG=0.5m,塔各截面上溶液上方溶质A的分压均为零(即相平衡常数m=0)。
试计算:
(1)下列三种情况所需填料层高度各为若干m;
aA的入塔浓度y1=0.02,吸收率90%;
bA的入塔浓度y1=0.02,吸收率99%;
cA的入塔浓度y1=
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- 化工 原理 第五 吸收