化工原理吸收题Word格式文档下载.docx

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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）ky=3.84X0-4［kmol/（m2.s.△…

kx=1.02X0-2［kmol/（m2.s.△X操作条件下的平衡关

系为y=1.34x,求该截面上的:

⑴总传质系数Ky,[kmol/（m2.s.△y）];

⑵总推动力△y;

（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

习题11附图

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。

y

气、液相浓度相同的地方加入）

139

3.

1

Xai

■1

.12示意画出下列吸收塔的操作线。

（图中b1>

yb2，Xa2>

Xa1；

yb2气体和Xa2液体均在塔内与其

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%（体亠积）,在操作条件下相平衡关系y=5.0x,试分别计算液气比为和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。

VYa

VHL1

团丄

140I-

LXi

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:

⑴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Kva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25C，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：

⑴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

⑷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内，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H0G=1.11m,（Hog=Gb/KYa,其中Gb---惰性气体的流率，Kmol/m2.s；

Kva---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（丫、X--摩尔比）,要求A组分的回收率为90%,试求所须填料层高度。

在上述填料塔内，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20C,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n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，内充25X25X3的乱堆填料拉西环,填料有效比面积约200m2/m3,求填料

层咼度。

（3）若使V、Y、nXi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）。

习题丑附图

2.20在填料塔内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%;

⑵混合气体含氨1%,要求吸收率为99%;

⑶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n=Ob-Ya）/Yb计

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

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n?

口

欲达到吸收率为99.5%,对你所采取的措施作出估

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=mn,式中n为溶质A的吸收

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20C,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°

C,压力为1atm的某混合气体中的CO2,混合气体处理量为1000m3/h,C02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

0.2gC02/1000gH20,操作条件下的气液平衡关系为Y=1420X（式中丫、X均为摩尔比）,液相体积吸收总系数Kxa=10695Kmol/m3.h,C02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,操作范围的平衡关系为y=1.2x,所用填料的气相总传质系数Kya=0.052Kmol/m3.s.△y。

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△ym；

（3）填料层高度。

2.29在填料高度为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=27C。

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,塔内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yi=0.02,吸收率90%;

bA的入塔浓度yi=0.02,吸收率99%;

cA的入塔浓度yi=0.04,吸收率90%;

（2）填料层的气相体积吸收总系数KGa,Kmol/（m3.s.atm）,指出气膜阻力占总阻力的百分数；

（3）在操作中发现，由于液体用量偏小，填料没有完全润湿而达不到预期收率，且由于溶剂回收塔能力所限，不能再加大溶剂供给量，你有什么简单有效措施可保证设计吸收率？

2.31在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%（体积）的空气--氨混合气中的氨，已知混合气量为

2826Nm3/h,气体空塔速度为1m/s（标准状况），平衡关系为丫=1.2X（摩尔比）,气相体积总传质系数

Kva为180Kmol/m3.h.（△Y）,吸收剂用量为最小用量的1.4倍，要求吸收率为98%。

⑴溶液的出口浓度Xi（摩尔比）;

（2）气相总传质单元高度Hog和气相总传质单元数Nog;

（3）若吸收剂改为含NH3为0.0015（摩尔比）的水溶液，问能否达到吸收率98%的要求？

为什么？

2.32在填料塔中用纯吸收剂逆流吸收某气体混合物中的可溶组分A,已知气体混合物中溶质A的初始组成为0.05,通过吸收后气体出口组成为0.

02,吸收后溶液出口组成为0.098（均为摩尔分率）,操作条件下气液平衡关系为y=0.5x，并已知此吸收

过程为气相阻力控制。

求：

（1）气相总传质单元数Nog；

（2）当液体流量增加一倍时，在气量和气液进口组成不变情况下，溶质A的被吸收量变为原来的多少倍?

填料塔的校核计算

为30.1m填料吸收混

高度含量=呱为塔截面摩

尔分率，以下同」用某种纯溶齐出塔溶液中流操系勢04o出塔求总中溶质质量数也0中溶m平衡关埼其余气吸收操作在已知水k填水

尔量率L，以下同0l3^kmol/s,

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用清水体积含

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液性目出塔浓出塔气000115（摩的尔分压分率j量为3易N糾九总压，，温量为5[

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1.4X0-3摩

求塔截面积为体'

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习题39附图

部分溶剂循环吸收

2.37在填料塔内用纯水吸收某气体混合物中的可

溶组分，气体入塔浓度为0.07（摩尔分率），当两

相逆流操作，液气摩尔比为1.5时，气体的吸收率为0.95，而气液平衡常数m=0.5。

若保持新鲜吸收剂用量不变，而将塔底排出液的10%送至塔顶与新鲜吸收剂相混合加入塔内，试求此时气体出口浓度为多少？

计算时假定吸收过程为气相阻力控制（或气膜控制）。

两股溶剂或两股气体同时吸收

2.38一逆流吸收塔填料层高度为8m,用两股溶剂回收混合气体中的溶质。

两股溶剂量各占一半。

一股溶剂为纯溶剂从塔顶加入，另一股溶剂其中溶质含量为

0.004（摩尔分率）从离

填料塔顶层以下2米处加入塔内。

塔下段的液气摩

尔比L/G=4,入塔气体含溶质0.05,操作条件下气

液平衡关系y=3x，传质单元高度Hog=1.14米求出塔气体中溶质的摩尔分率。

2.39某厂吸收塔的填料层高度为8m,用水洗去尾

气中有害组分A。

在此情况下，测得的浓度数据如图（a）所示。

已知在操作条件下平衡关系为y=1.5x,

试求气相传质单元高度。

由于法定的排放浓度规定出塔气体浓度必须小于0.002（摩尔分率）,所以拟定将该塔的填料层加高，如液气摩尔比保持下变,试问填料层应加高若干米？

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若加高部分改为图（b）放置,构成（a）与（b）串联操作，同时在（b）中另加水吸收，其用水量与（a）相同，试问气体排放浓度ya'

是否合格?

2.40某生产过程产生的两股混合气体，一股流量Gi'

=0.015Kmol/s,溶质浓度ybi=0.1,另一股流量G2'

=0.015Kmol/s,溶质浓度yb2=0.04,今用一个吸收塔回收两股气体中溶质，总回收率不低于85%,所用的吸收剂为20C纯水，在常压、20C下操作,此时亨利系数为E=2090mmHg,求：

（1）将两股物料混合后由塔底入塔，最小吸收剂用量为多少？

（2）若空塔气速为0.5m/s,并已测得此气速下Kya=8&

0-3Kmol/s.m3,实际液气比为最小液气比的1.2倍,求混合进料所需塔高为多少？

（3）定性分析：

若将第二股气流在适当位置单角加入，最小吸收剂用量如何变化？

若实际液气比与

（2）相同，则塔高将如何变化？

进料位置应在何处为最好？

脱吸、吸收联合操作

2.41如图所示的吸收一脱吸系统，两塔填料层高度均为7米，经测定,吸收塔气体量G=1000kmol/h,脱吸（解吸）塔气体流量习题

41附图

G'

=300[kmol/h],吸收剂循环量为L'

=150[kmol/h]。

并已知：

yb=0.015,Xa=0.005=Xb'

ya'

=0.045,yb'

=0,平衡系统y=0.15x（吸收塔）;

y=0.6x（脱吸塔），试求：

（1）吸收塔气体出口浓度ya；

（3）吸收塔和脱吸塔传质单元高度Hog。

2.42一逆流吸收--解吸系统,两塔填料层高相同。

操作条件下吸收系统平衡关系为Y=0.125X,液气

比L/G=0.16,气

相总传质单元高度Hog=0.5m;

解吸系统

用过热蒸汽吹脱，其平衡关系为y=3.16x,气液比G'

/L=0.365。

已知吸收塔入塔的气体组成为0.02（摩尔分率,下同）,要求入塔液体组成为0.0075，回收率为95%。

（1）吸收塔出塔液体组成；

（2）吸收塔填料层高度；

⑶解吸塔的气相总传质单元高度。

脱吸理论板等板高度等计算

2.43要用一解吸塔处理清水，使其中C02含量（以质量计）从200ppm降到5ppm。

塔的操作温度为25C,总压为0.1[MN/m2],塔底送入空气中含CO20.1%（体积%）,操作温度下亨利常数E=1.64x162[MN/m2],每小时处理水量为50吨，实际使用空气量为理论上最小值的50倍，求所需理论塔板数?

2.44用一逆流操作的解吸塔，处理含CO2的水溶液,每小时处理水量为40吨，要求水中的CO2含量由8X10-5降至2X0-6（均为摩尔比）。

塔内水的喷淋密度为8000Kg/m2.h,塔底送入空气中含CO20.1%（体积%）,实际使用空气量为最小用量的20倍，塔的操作温度为25C,压力为100KN/m2,该操作条件下的亨利系数E=1.6X10-5KN/m2,液相

体积总传质系数Kxa为800Kmol/m3.h（按摩尔分率计算）。

（1）入塔空气用量（m3/h,以25C计）;

（2）填料层高度。

2.45在填料层高度为3m的常压逆流操作的吸收塔内，用清水吸收空气中的氨，混合气含氨5%（体积，以下同）,塔顶尾气含氨0.5%,吸收因数为1,已知在该塔操作条件下氨--水系统平衡关系可用y*=mx表示（m为常数）,且测得与含氨1.77%的混合气充分接触后的水中，氨的浓度为18.89g/1000g水）。

（1）吸收液的出口浓度；

（2）该填料塔的气相总传质单元高度，m;

（3）等板高度，m。

计算传质系数及传质单元高度

2.46填料塔中用弧鞍陶瓷填料（at=193[m2/m3]）,以清水吸收空气中的低浓度SO2。

温度为303k,压强为100KPa。

气体、液体的质量流率分别为0.62和6.7[kg/m2.s]，试用半经验公式计算KLa、KGa、Hg、

Hl

综合思考题

2.47填空与选择

1.物理吸收操作属于过程,是一组分

通过另一静止组分的扩散。

当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+/kx。

2.含S02为10%（体积）的气体混合物与浓度

C为0.020Kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下相接触。

操作条件下两相的平衡关系为P*=1.62C（大气压）,则SO2将从相向

相转移，以气相组成表示的传质总推动力为大气压,以液相组成表示的传质总推动力为Kmol/m3。

3.总传质系数与分传质系数之间的关系可以

表示为1/K=1/kL+H/kg其中1/kL表示,当

项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。

是非题

享利定律的表达式之一为P=Ex,若某气体在水中的享利系数E值很大说明该气体为易溶气体。

（）

低浓度气体吸收中，已知平衡关系y=2x,Kxa=0.2Kmol/m3s,Kya=2xiO-4Kmol/m3.s,则此体系属（A气膜；

B液膜；

C气、液双膜）控

制，总传质系数近似为Kya=Kmol/m3s。

（A）2,（b）0.1,（C）0.2,（D）2W-4

通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时。

（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。

4.

（1）G=KgF;

（2）G=

*

（X-x）F

式中：

G——传质量Kmol/hr;

F----传质面积m2;

Kg----传质总系数Kmol/m2hr（KN/m2）

x----液相摩尔分率。

某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。

若y1下降,L、G、P、T等不变；

则回收率有何变化;

若L增加，其余操作条件

不变，则出塔液体X1有何变化?

_

5.气相中：

温度升高则物质的扩散系

数；

压强升高则物质的扩散系数

P（atm）

/E

在液相中:

液相粘度增

加，则物质的扩散系数

易溶气体溶液上方的

分压，难溶气体溶液上方

的分压,只要组分在气相

中的分压液相中该组分的平衡分压，吸收

就会继续进行,直至达到一个新的止。

6.图所示为同一温度下A、B、C三种气体在水中的溶解度曲线。

由图可知，它们溶解度大小的次序是；

因为。

吸收中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数（增大，减小，不变）,传质推动力习

题6附图

一J.施latm期0£

下某低浓度气体被清水吸收气膜吸收分系数（气相传质分系数）

KG=0.1Kmol/（m2hatm）,液膜吸收分系数

KL=0.25Kmol/（m2hKmol/m3）,溶质的溶解度系

（增大，减小，不变）。

一7-

相总传质系数Ky=

KG=0.1Kmol/（m2nhatm）,液膜吸收分系数数H=l50Kmol/（m3atm）,则该溶质为溶气体，气八、