5 吸收试题库参考答案
吸收试题
一、 填空题:
1、溶解平衡时液相中___溶质的浓度___,称为气体在液体中的平衡溶解度; 它是吸收过程的____极限____,并随温度的升高而____减小___,随压力的升高而___增大____。
2、压力____增大___,温度____降低_____,将有利于解吸的进行。
3、由双膜理论可知,____双膜___为吸收过程主要的传质阻力; 吸收中, 吸收质以_____分子扩散____的方
式通过气膜, 并在界面处____溶解____,再以____分子扩散____的方式通过液膜。
4、填料塔中, 填料层的压降与_____液体喷淋量及_____空塔气速_____有关, 在填料塔的△P/Z与
u 的关系曲线中,可分为____恒持液量区___、 ____载液区____及___液泛区____三个区域。
5、吸收操作的依据是____混合物中各组分在同一溶剂中有不同的溶解度以达到分离气体混合物的目的。
6、亨利定律的表达式p *=Ex ,若某气体在水中的亨利系数E 值很大,说明该气体为___难溶___气
体。
7、对极稀溶液,吸收平衡线在坐标图上是一条通过
8、对接近常压的低溶质浓度的气液平衡系统,当总压增大时,亨利系数E ___不变___,相平衡常数
m ___减小,溶解度系数H ____不变。
9、由于吸收过程中,气相中的溶质组分分压总是___大于_____溶质的平衡分压,因此吸收操作线总
是在平衡线的____上方_____。
10、吸收过程中,K X 是以___X * - X___为推动力的总吸收系数,它的单位是___kmol/(m2.s) __。
11、若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为11H 1,其中表示___液膜阻力____,=+K L k L k G k L
当___H/kG ____项可忽略时,表示该吸收过程为液膜控制。
12、在1atm 、20℃下某低浓度气体混合物被清水吸收, 若气膜吸收系数k G =0. 1kmol/(m2.h.atm), 液膜吸收系数k L =0. 25 kmol/(m2.h.atm), 溶质的溶解度系数H =150 kmol/(m3.atm), 则该溶质为易溶_气体, 气相吸收总系数K Y =____0.09972.h. △Y) 。
13、吸收操作中增加吸收剂用量,操作线的斜率___增大,吸收推动力___增大___。
14、当吸收剂用量为最小用量时,完成一定的吸收任务所需填料层高度将为___无限高
15、用吸收操作分离气体混合物应解决下列三方面问题:_溶剂的选择、溶剂的再生与吸收设备 。
16、在填料塔操作时,影响液泛气速的因素有__填料的特性___ 、___流体的物性___和____液气比_____。
17、在填料塔设计中,空塔气速一般取____液泛气速的50% ~ 80%。若填料层较高,为了有效
地润湿填料,塔内应设置____液体的再分布____装置。
18、填料塔操作中,气液两相在塔内互成___逆流接触,两相的传质通常在_填料表面的液体和
气体间的界面上进行。
19、吸收操作线是通过____物料衡算得来的,在Y-X 图上吸收操作线通过(D:X2、Y 2 )、(E:X1、Y 1 )
两点。
20、在吸收操作中,____气相___总量和____液相_____总量将随吸收过程的进行而改变,但____惰性气体___和____溶剂___的量则始终保持不变。
二、选择题
1、吸收操作的目的是分离_____C A. 液体均相混合物 B. 气液混合物
C. 气体混合物 D. 部分互溶的液体混合物
2、难溶气体的吸收是受______B A. 气膜控制 B. 液膜控制
C. 双膜控制 D. 相界面
3、在吸收塔的计算中,通常不为生产任务所决定的是:_____D _______
A. 所处理的气体量 B. 气体的初始和最终组成
C. 吸收剂的初始浓度 D. 吸收剂的用量和吸收液的浓度
4、在吸收塔设计中,当吸收剂用量趋于最小用量时,____D _______。
A. 吸收率趋向最高 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
5、设计中,最大吸收率ηmax 与_____ B无关。
A. 液气比 B. 吸收塔型式
C. 相平衡常数m D. 液体入塔浓度X 2
6、亨利定律适用的条件是_____C ____
A. 气相总压一定,稀溶液
B. 常压下,稀溶液
C. 气相总压不超过506.5kpa ,溶解后的溶液是稀溶液
D. 气相总压不小于506.5kpa ,溶解后的溶液是稀溶液
7、吸收塔内,不同截面处吸收速率。 A
(A )各不相同 (B )基本相同
(C )完全相同 (D )均为0
8、在一符合亨利定律的气液平衡系统中,溶质在气相中的摩尔浓度与其在液相中的摩尔浓度的差值
为:______D _______
A. 正值 B. 负值 C. 零 D. 不确定
9、只要组分在气相中心的分压_____A __________液相中该组分的平衡分压,吸收就会继续进行,直
至达到一个新的平衡为止。
A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 不等于
10、对于低浓度溶质的气液传质系统A 、B ,,在同样条件下,A 系统中的溶质的溶解度较B 系统的
溶质的溶解度高,则它们的溶解度系数H 之间的关系为:______A _______
A .H A >H B B .H A <H B C .H A =H B D .不确定
11、对于低浓度溶质的气液传质系统A 、B ,在同样条件下,A 系统中的溶质的溶解度较B 系统的溶
质的溶解度高,则它们的相平衡常数m 之间的关系为:______B _______
A .m A >m B B .m A <m B C .m A =m B D .不确定
12、下列不为双膜理论基本要点的是:______D A. 气、液两相有一稳定的相界面,两侧分别存在稳定的气膜和液膜
B. 吸收质是以分子扩散的方式通过两膜层的,阻力集中在两膜层内
C. 气、液两相主体内流体处于湍动状态
D. 在气、液两相主体中,吸收质的组成处于平衡状态
13、下列叙述错误的是:_____D _______
A. 对给定物系,影响吸收操作的只有温度和压力
B. 亨利系数E 仅与物系及温度有关,与压力无关
C. 吸收操作的推动力既可表示为(Y —Y*),也可表示为(X*—X )
D. 降低温度对吸收操作有利,吸收操作最好在低于常温下进行
14、吸收操作中,当X *>X时:______C A. 发生解吸过程 B. 解吸推动力为零
C. 发生吸收过程 D. 吸收推动力为零
15、根据双膜理论,当溶质在液体中溶解度很小时,以液相表示的总传质系数将:__B ___
A. 大于液相传质分系数 B. 近似等于液相传质分系数
C. 小于气相传质分系数 D. 近似等于气相传质分系数
16、根据双膜理论,当溶质在液体中溶解度很大时,以气相表示的总传质系数将:___D A. 大于液相传质分系数 B. 近似等于液相传质分系数
C. 小于气相传质分系数 D. 近似等于气相传质分系数
17、气相吸收总速率方程式中,下列叙述正确的是:______C ________
A. 吸收总系数只与气膜有关,与液膜无关
B. 气相吸收总系数的倒数为气膜阻力
C. 推动力与界面浓度无关
D. 推动力与液相浓度无关
18、操作中的吸收塔,当其他操作条件不变,仅降低吸收剂入塔浓度,则吸收率将:____A ______
A. 增大 B. 降低 C. 不变 D. 不确定
19、低浓度逆流吸收操作中,若其它操作条件不变,仅增加入塔气量,则气相总传质单元数N OG 将:
_____B A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不确定
20、在吸收操作中,吸收塔某一截面上的总推动力(以液相组成差表示)为:_____A A.X *—X B.X —X * C.X i —X D.X —X i
21、在吸收操作中,吸收塔某一截面上的总推动力(以气相组成差表示)为:_____B A.Y *—Y B.Y —Y * C.Y i —Y D.Y —Y i
22、在逆流吸收塔中,用清水吸收混合气中溶质组分,其液气比L/V为2.7,平衡关系可表示为Y=1.5X
(Y ,X 为摩尔比),溶质的回收率为90%,则液气比与最小液气比之比值为:_______C _______
A.1.5 B.1.8 C.2 D.3
23、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
24、吸收操作中,当物系的状态点处于平衡线的下方时:______C A. 发生吸收过程 B. 吸收速率为零
C. 发生解吸过程 D. 其他条件相同时状态点距平衡线越远, 吸收越易进行
25、吸收操作中,最小液气比______D A. 在生产中可以达到 B. 是操作线的斜率
C. 均可用公式进行计算 D. 可作为选择适宜液气比的依据
26、吸收操作中的最小液气比的求取:______C A. 只可用图解法 B. 只可用公式计算
C. 全可用图解法 D. 全可用公式计算
27、吸收操作中,增大吸收剂用量使:______B A. 设备费用增大, 操作费用减少 B. 设备费用减少, 操作费用增大
C. 设备费用和操作费用均增大 D. 设备费用和操作费用均减少
28、逆流吸收操作线:______C _______
A. 表明塔内任一截面上气、液两相的平衡组成关系
B. 在X-Y 图中是一条曲线
C. 在X-Y 图中的位置一定位于平衡线的上方
D. 在X-Y 图中的位置一定位于平衡线的下方
29、吸收操作中,完成指定的生产任务,采取的措施能使填料层高度降低的是:______B A. 用并流代替逆流操作 B. 减少吸收剂中溶质的量
C. 减少吸收剂用量 D. 吸收剂循环使用
30、关于适宜液气化选择的叙述错误的是:_______A ______
A. 不受操作条件变化的影响 B. 不能少于最小液气比
C. 要保证填料层的充分湿润 D. 应使设备费用和操作费用之和最小
31、吸收塔尾气超标,可能引起的原因是:______D _______
A. 塔压增大 B. 吸收剂降温
C. 吸收剂用量增大 D. 吸收剂纯度下降
32、吸收操作气速一般:______D _______
A. 大于泛点气速 B. 大于泛点气速而小于载点气速
C. 小于载点气速 D. 大于载点气速而小于泛点气速
33、在常压下,用水逆流吸收空气中的二氧化碳,若用水量增加,则出口液体中的二氧化碳浓度将:
______B A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定
34、吸收过程产生的液泛现象的主要原因是:_____C _______
A. 液体流速过大 B. 液体加入量不当
C. 气体速度过大 D. 温度控制不当
35、吸收塔中进行吸收操作时,应:______B _______
A. 先通入气体后进入喷淋液体 B. 先进入喷淋液体后通入气体
C. 先进气体或液体都可以 D. 增大喷淋量总是有利于吸收操作的
36、对处理易溶气体的吸收,为较显著地提高吸收速率,应增大_____A ______的流速。
A. 气相 B. 液相 C. 气液两相 D. 视具体情况而定
37、对于逆流操作的吸收塔, 其它条件不变, 当吸收剂用量趋于最小用量时, 则:___D A. 吸收推动力最大 B. 吸收率最高
C 吸收液浓度趋于最低 D. 吸收液浓度趋于最高
38、吸收在逆流操作中,其它条件不变,只减小吸收剂用量(能正常操作),将引起:_______C A. 操作线斜率增大 B. 塔底溶液出口浓度降低
C. 吸收推动力减小 D. 尾气浓度减小
39、吸收操作过程中, 在塔的负荷范围内, 当混合气处理量增大时, 为保持回收率不变, 可采取的措施有:
______A A. 降低操作温度 B. 减少吸收剂用量
C. 降低填料层高度 D. 降低操作压力
40、其它条件不变,吸收剂用量增加,填料塔压强降______C _______
A. 减小 B. 不变 C. 增加 D. 视具体情况而定
41、吸收时,气体进气管管端向下切成45度倾斜角,其目的是为了防止:____B ______
A. 气体被液体夹带出塔 B. 塔内向下流动液体进入管内
C. 气液传质不充分 D. 液泛
42、吸收塔底吸收液出料管采用u 型管的目的是:_____A A. 防止气相短路 B. 保证液相组成符合要求
C. 为了热膨胀 D. 为了联接管道的需要
43、除沫装置在吸收填料塔中的位置通常为:_______A A. 液体分布器上方 B. 液体分布器下方
C. 填料压板上方 D. 任一装置均可
44、某低浓度气体溶质被吸收时的平衡关系服从亨利定律, 且k Y =3×10-5kmol/(m2·s) ,
k x =8×10-5kmol/(m2·s),m=0.36,则该过程是:_____A A. 气膜阻力控制 B. 液膜阻力控制
C. 气、液两膜阻力均不可忽略 D. 无法判断
45、下列叙述正确的是:_____D _______
A. 液相吸收总系数的倒数是液膜阻力
B. 增大难溶气体的流速,可有效的提高吸收速率
C. 在吸收操作中,往往通过提高吸收质在气相中的分压来提高吸收速率
D. 增大气液接触面积不能提高吸收速率
46、某吸收过程,已知气膜吸收系数k Y 为4×10-4kmol/(m2·S), 液膜吸收系数k X 为8×10-4 kmol/(m2·S),
由此可判断该过程:_______D _______
A. 气膜控制 B. 液膜控制
C. 双膜控制 D. 判断依据不足
47、下列说法错误的是:______C ______
A. 溶解度系数H 值很大,为易溶气体
B. 相平衡常数m 值很大,为难溶气体
C. 亨利系数E 值很大,为易溶气体
D. 亨利系数E 值很大,为难溶气体
48、能改善液体壁流现象的装置是: C
A. 填料支承 B. 液体分布 C. 液体再分布 D. 除沫
49、低浓度逆流吸收操作中,若其它入塔条件不变,仅增加入塔气体浓度Y 1,则:出塔气体浓度Y 2
将 。 A
A .增加; B .减小; C .不变; D .不确定。
50、某合成氨厂变换气中含CO 2 27%(体积),其余为N 2、H 2、CO (可视作惰性气体),含量分别为18%、52.4%、2.6%,CO 2对惰性气体的比摩尔分数为______,比质量分数为____。
①0.37,1.74 ② 1.74,0.37 ③1.37,0.74 ④0.74,1.37 ①
51、由手册中查得稀氨水的密度为0.9939,若100g 水中含氨1g ,其浓度为_______kmol /m 。 ③
①0.99 ②0.85 ③0.58 ④0.29
52、根据双膜理论,在气液接触界面处 。 D
(A )气相组成大于液相组成 (B )气相组成小于液相组成
(C )气相组成等于液相组成 (D )气相组成与液相组成平衡
53、当X *>X时,。 A
(A)发生吸收过程 (B )发生解吸过程
(C )吸收推动力为零 (D )解吸推动力为零
54、20C 时与2.5% SO2水溶液成平衡时气相中SO 2的分压为___________Pa(已知E=0.245×10Pa) 。 037
③
①1.013 ×10 ②1.65 ③ 16.54 ④ 101.3
55、常压下20C 下稀氨水的相平衡方程为y*=0.94x,今使含氨5%(摩尔)的含氨混合气体和x=0.1的
氨水接触,则发生___________。 ②
①吸收过程 ② 脱吸过程 ③平衡过程 ④无法判断
056、 常压20C 下稀氨水的相平衡方程为y*=0.94x,今使含氨10%(摩尔)的混合气体和x=0.05的氨
水接触,则发生___________。 ②
①脱吸过程 ② 吸收过程 ③平衡状态 ④无法判断
57、 总压1200kPa, 温度303K 下,含co 25.0%(体积) 的气体与含co 21.0g/L的水溶液相遇,则会发生
___________,以分压差表示的推动力为__________kPa。 ①
①解吸 117.3kPa ②吸收 117.3kPa ③平衡状态 0 kPa ④无法判断
58、吸收过程避免液泛的主要操作要点是 。 C
(A )控制液体流速 (B )控制温度
(C )控制气体速度 (D )控制压力
59、在填料吸收塔中,为了保证吸收剂液体的均匀分布,塔顶需设置 A
(A )液体喷淋装置 (B )再分布器
(C )冷凝器 (D )塔釜
60、某吸收过程,已知气膜吸收系数k Y 为205m . h 2,液膜吸收系数k X 为42. h ,由此可
判断该过程为 。 D
(A )气膜控制 (B )液膜控制
(C )双膜控制 (D )不能确定
61、选择吸收剂时不需要考虑的是。 D
(A )对溶质的溶解度 (B )对溶质的选择性
(C )操作条件下的挥发度 (D )操作温度下的密度
62、对气体吸收有利的操作条件应是。 A
(A )低温+高压 (B )高温+高压
(C )低温+低压 (D )高温+低压
63、选择吸收剂时应重点考虑的是 D
(A )挥发度+再生性 (B )选择性+再生性
(C )挥发度+选择性 (D )溶解度+选择性
64、利用气体混合物各组分在液体中溶解度的差异而使气体中不同组分分离的操作称
为 。 C
(A )蒸馏 (B ) 萃取 (C )吸收 (D )解吸
65、温度将有利于解吸的进行。 B
(A ) 降低 (B ) 升高 (C )变化 (D )不变
三、判断题:
1、用水吸收二氧化碳属于化学吸收。 ( ╳ )
2、吸收操作中,所选用的吸收剂的粘度要低。 ( √ )
3、在吸收操作中,不被吸收的气体称为惰性组分,即吸收尾气。 ( ╳ )
4、吸收操作是双向传质过程。 ( ╳ )
5、吸收操作线总是在平衡线的下方,解吸的操作线总是在平衡线的上方。 ( ╳ )
6、吸收操作中,操作气速应高于载点气速,低于泛点气速。 ( √ )
7、液膜控制吸收时,若要提高吸收率,应提高气相流速。 ( ╳ )
8、一般情况下,吸收塔应保持液体的喷淋密度在5~12 m3 / h以上。 ( √ )
9、气体的溶解度随温度的升高而增大,随压力减小而增大。 ( ╳ )
10、亨利系数小的气体溶解度大,溶解度系数小的气体溶解度也大。 ( ╳ )
11、亨利定律与拉乌尔定律都是关于理想溶液的气液平衡定律。 ( ╳ )
12、亨利定律与拉乌尔定律都是适用于稀溶液的气液平衡。 ( √ )
13、吸收操作线总是位于平衡线的上方是由于气相中的温度高于液相中的温度。( × )
14、对于易溶气体为气膜控制,对于难溶气体为液膜控制。 ( √ )
15、双膜理论将吸收过程简化为通过气液两膜的分子扩散过程。 ( √ )
16、吸收操作是双向传质过程。 ( √ )
17、吸收操作的依据是根据混合物的挥发度的不同而达到分离的目的。 ( ╳ )
18、吸收操作中吸收剂用量越多越有利。 ( ╳ )
19、吸收既可以用板式塔,也可以用填料塔。 ( √ )
20、吸收过程一般只能在填料塔中进行。 ( ╳ )
21、根据双膜理论,吸收过程的主要阻力集中在两流体的双膜内。 ( √ )
22、填料吸收塔正常操作时的气速必须小于载点气速。 ( ╳ )
23、吸收操作中, 增大液气比有利于增加传质推动力, 提高吸收速率。 ( √ )
24、增大难溶气体的流速,可有效地提高吸收速率。 ( ╳ )
25、根据双膜理论,在气液两相界面处传质阻力最大。 ( ╳ )
26、亨利系数随温度的升高而减小,由亨利定律可知,当温度升高时,表明气体的溶解度增大。 ( ╳ )
27、吸收操作线方程是由物料衡算得出的,因而它与吸收相平衡、吸收温度、两相接触状况、塔的结构等都没有关系。 (√ )
28、当吸收剂的喷淋密度过小时,可以适当增加填料层高度来补偿。 ( √ )
29、在吸收操作中,若吸收剂用量趋于最小值时,吸收推动力趋于最大。 ( ╳ )
30、正常操作的逆流吸收塔, 因故吸收剂入塔量减少, 以致使液气比小于原定的最小液气比, 则吸收过
程无法进行。 ( ╳ )
四、简答题:
1、 吸收分离的依据是什么?如何分类?
答:依据是组分在溶剂中的溶解度差异。
(1)按过程有无化学反应:分为物理吸收、化学吸收
(2)按被吸收组分数:分为单组分吸收、多组分吸收
(3)按过程有无温度变化:分为等温吸收、非等温吸收
(4)按溶质组成高低:分为低组成吸收、高组成吸收
2、 吸收操作在化工生产中有何应用?
答:吸收是分离气体混合物的重要方法,它在化工生产中有以下应用。
① 分离混合气体以回收所需组分,如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。
② 净化或精制气体,如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。
③ 制备液相产品,如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。
④ 工业废气的治理,如工业生产中排放废气中含有NO SO等有毒气体,则需用吸收方法除去,以保护大
气环境。
3、 实现吸收分离气相混合物必须解决的问题?
答:(1)选择合适的溶剂
(2)选择适当的传质设备
(3)溶剂的再生
4、 相平衡在吸收过程中有何应用?
答:相平衡在吸收过程中主要有以下应用。
(1)判断过程方向
当不平衡的气液里两相接触时,溶质是被吸收,还是被脱吸,取决于相平衡关系。Y>Y , 吸收过程;Y=Y , 平衡状态;Y
(2)指明过程的极限
在一定的操作条件下,当气液两相达到平衡时,过程即行停止,可见平衡是过程的极限。因此在工业生产的逆流填料吸收塔中,即使填料层很高,吸收剂用量很少的情况下,离开吸收塔的吸收液组成X 1也不会无限增大,其极限是进塔气相组成Y 1成平衡的液相组成X 1*,即X 1, max =X 1=****Y 1,反之,当吸收剂m
用量大、气体流量小时,即使填料层很高,出口气体组成也不会低于与吸收剂入口组成X 2呈平衡的气相组成Y 2*,即Y 2, m i n =Y 2=mX 2,由此可知,相平衡关系限制了吸收液的最高组成及吸收尾气的最低组成。
(3) 计算过程推动力
在吸收过程中,通常以实际的气、液相组成与其平衡组成的偏离程度来表示吸收推动力。实际组成偏离平衡组成愈远,过程推动力愈大,过程速率愈快。
即∆Y =Y -Y ;也可用液相组成表示,即∆X =X -X 。
5、试述填料塔的结构?
答:填料塔为连续接触式的气液传质设备,可应用于吸收、蒸馏等分离过程。塔体为圆筒形,两端装有封头,并有气、液体进、出口接管。塔下部装有支撑板,板上充填一定高度的填料。操作时液体自塔顶经分布器均匀喷洒至塔截面上,沿填料表面下流经塔底出口管排出;气体从支撑板下方入口管进入塔内,在压强差的作用下自下而是地通过填料层的空隙而由塔的顶部气体出口管排出。填料层内气液两相呈逆流流动,在填料表面的气液界面上进行传质(或传热),因此两相组成沿塔高连续变化。由于液体在填料中有倾向于塔壁流动,故当填料层较高时,常将其分成若干段,在两段之间设置液体再分布装置,以有利于流体的重新均匀分布。
填料塔结构简单,且有阻力小用便于用耐腐蚀材料制造等优点,对于直径较小的塔,处理有腐蚀性的物料或要求压强降较小的真空蒸馏系统,更宜采用填料。
6、填料有哪些主要特性?如何选择?
答:填料是填料塔的核心,填料性能的优劣是填料塔能否正常操作的关键。
表示填料特性的参数主要有以下几项。
(1) 比表面积a
(2) 空隙率∈
(3) 填料因子a /***ε3,湿填料因子,以ψ表示
在选择填料时,一般要求填料的比表面积大,空隙率大,填料润湿性好,单位体积填料的质量轻,造价低及具有足够的力学强度和化学稳定性。
7、吸收过程为什么常常采用逆流操作?
答:降至塔底的液体恰与刚刚进塔的气体相接触,有利于提高出塔吸收液的浓度从而减少吸收剂的消耗量;升至塔顶的气体恰与刚刚进塔的吸收剂相接触,有利于降低出塔气体的浓度,从而提高溶质的吸收率。
8、填料可分哪几类?对填料有何要求?
答:填料可分为:实体填料和网体填料。
填料的要求:要有较大的比表面积;要有较高的空隙率;要求单位体积填料的重量轻、造价低、坚固耐用、不易堵塞、有足够的机械强度和良好的化学稳定性。
9、什么是气膜控制?什么是液膜控制?
答: 对于易溶气体,液膜阻力可以忽略不计,气膜阻力控制着整个吸收过程的速率,吸收总推动力的绝大部分用于克服气膜阻力。称为“气膜控制”。
对于难溶气体,气膜阻力可以忽略不计,液膜阻力控制着整个吸收过程的速率,吸收总推动力的绝大部分用于克服液膜阻力。称为“液膜控制”。
五、计算题
1、在总压为101.33 k Pa 和温度为20℃下,测得氨在水中的溶解度数据为:溶液上方氨平衡分压为0.8 kPa 时,气体在液体中的溶解度为1g(
常数m 。假设该溶液遵守亨利定律。
解:亨利常数E 可由下式计算:
* E =p /x NH 3)/100g(H 2o ) 。试求亨利系数E 、溶解度系数H 和平衡
1. 0/1. 7=0. 01048 1. 0/1. 7+100/18
0. 8=76. 3 k Pa 则 E =0. 01048 其中 x =
溶解度系数H 可由下式计算:
H =ρs
EM s =1000=0.728kmol /(m 3⋅ kPa ) 76.3⨯18
相平衡常数m 可由下式求得
y *
m = x
p *0.8 其中 y ===0.0079 p 101.33*
则 m =0. 0079=0. 754 0. 01048
m 也可由下式求得
m =E 76. 3==0. 753 P 101. 33
2、在逆流吸收塔中,用清水吸收混合气体溶质组分A ,吸收塔内操作压强为106kPa ,温度为30℃,
3混合气流量为1300m /h ,组成为0.03(摩尔分数),吸收率为95%。若吸收剂用量为最小用量的1.5倍,
试求进入塔顶的清水用量L 及吸收液的组成。操作条件下平衡关系为Y=0.65X。
解:(1)清水用量
进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为
V' 273P 1300273106⨯⨯⨯(1-y 1) =⨯⨯⨯(1-0. 03) =53. 06km ol /h 22.4273+t 101. 3322. 4273+30101. 33
y 10. 03Y 1===0. 030931-y 11-0. 03V =
Y 2=Y 1(1-ϕA ) =0. 03093⨯(1-0. 95) =0. 00155
X 2=0 m =0.65
最小吸收剂用量为
L min =V Y 1-Y 253. 06⨯(0. 03093-0. 00155) ==32. 8km ol /h 则清水用量为 Y 10. 03093/0. 65-X 2m
L =1.5L min =1. 5⨯32. 8=49. 2kmol /h
(2)吸收液组成
根据全塔物料衡算可得
X 1=V (Y 1-Y 2) 53. 06⨯(0. 03093-0. 00155) +X 2=+0=0. 0317 L 49. 2
3、在常压逆流吸收塔中,用纯吸收剂吸收混合气中的溶质组分。进塔气体组成为4.5%(体积),吸收率为90%,出塔液相组成为0.02(摩尔分数),操作条件下相平衡关系为Y=1.5X(Y 、X 为摩尔比)。试求塔顶、塔底及全塔平均推动力,以摩尔比表示。
解:理想气体的体积分数等于摩尔分数,故进塔气相组成为
Y 1=y 10. 045==0. 047 1-y 11-0. 045
出塔气相组成为
Y 2=Y 1(1-ϕA ) =0. 047(1-0. 9) =0. 0047
进塔液相组成为X 2=0 出塔液相组成为X 1=
塔顶气相推动力为 x 10. 02==0. 0204 1-x 11-0. 02
∆Y 2=Y 2-Y 2*=Y 2-mX 2=0. 0047-0=0. 0047
塔底气相推动力为
∆Y 1=Y 1-Y 1*=Y 1-mX 1=0. 0047-1. 5⨯0. 0204=0. 0164
全塔气相平均推动力为
∆Y m =∆Y 1-∆Y 20. 0164-0. 0047==0. 0094 ∆Y 10. 0164ln ln 0. 0047∆Y 2
4、在逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收混合气中溶质组分A 。进塔气体组成为0.03(摩尔比),吸收率为99%,出塔液相组成为0.013(摩尔比)。操作压强为101.33kPa/(㎡.h ), 气相体积吸收总系数为0.95kmol/(m ⋅h ⋅kPa ), 试求所需的填料层高度。
解:填料层高度用下式计算: 3
Z =H OG N OG =Y -Y V ⨯12 K Y a Ω∆Y m
其中Y 1=0. 03 Y 2=Y 1(1-ϕA ) =0. 03⨯(1-0. 99) =0. 000 3
X 1=0. 03 X 2=0
∆Y m =(Y 1-mX 1) -(Y 2-mX 2) (0. 03-2⨯0. 013) -(0. 0003-0) ==0. 00143 Y 1-mX 10. 03-2⨯0. 013ln ln 0. 0003Y 2-mX 2
K Y a =K G a ⨯P =0.95⨯101.33=96.26kmol /(m 3⋅h )
V =54kmol /(m 2⋅h ) Ω
54(0.03-0.0003) 则Z =⨯=11.7m 96.260.00143
5、在逆流操作的填料塔中,用清水吸收焦炉气中氨,氨的浓度为8g/标准m ,混合气处理量为4500标准3
m 3/h。氨的回收率为95%,吸收剂用量为最小用量的1.5倍。操作压强为101.33kPa ,温度为30℃,气液平衡关系可表示为Y*=1.2X(Y 、X 为摩尔比)。气相总体积吸收系数K Y a 为0.06kmol /(m ⋅h ) , 空塔气速为1.2m/s,试求:
(1)用水量2L ,kg/h;
' ' (2)塔径和塔高,m 解:(1)用水量L
-X -X 1
*
122先求最小用水量,即 L =V m i n
其中 y 1=y 18/(17⨯1000) 0. 0105=0. 0105 Y 1===0. 0106 1/22. 41-1-0. 01051
1 Y =Y 2(1-ϕ) =0. 0106⨯(1-0. 95) =0. 0005 3A
1==X 1m *0. 0106 =0. 00883 1. 2X 2=0
V =
故45001⨯⨯(1-0. 0105) =0. 0552kmol /s 360022. 4L min =0. 0552⨯0. 0106-0. 00053=0. 063kmol 0. 00883
L =1. 5L m i n =1.5×0.063=0.0945kmol/s=6120kg/h
(2) 塔径和塔高
塔径D 可用下式计算:
4500273+304⨯1. 387⨯=1.387m 3/s 故 D==1.21m 3600273π⨯1. 2其中 V s =
填料层高度Z 用下式计算:
Z =-V ⋅12 K Y a Ω∆Y m
其中 Ω=π
4D 2=π
4⨯1.212=1.149m 2
H OG =V 0.0552(-m 1) -(2-m 2) ==0.8m ∆Y =1
m K Y a Ω0.06⨯1.1491-m 1ln Y 2-m X 2
而 X 1=V (-) +L Y 1Y 2X 2=0. 0552⨯(0. 0106-0. 00053) +0=0. 00588 0. 0945 Y 1-mX 1=0.0106-1.2⨯0.00588=0.00354 Y 2-mX 2=Y 2=0.00053 ∆Y m =0.00354-0.00053=0.00159 0.00354ln 0.00053则 z =0.8⨯(0.0106-0.00053) =5.07m 0.00159