“化工原理”第5章《吸收》复习题.doc

《化工原理》第五章“吸收”复习题

一、填空题
1. 质量传递包括有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿______＿＿＿等过程。
***答案*** 吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥。
2. 吸收是指＿＿＿__＿＿的过程，解吸是指＿＿＿＿＿的过程。
***答案*** 用液体吸收剂吸收气体， 液相中的吸收质向气相扩散。
3. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E＿＿＿＿，相平衡常数m＿＿＿＿，溶解度系数H＿＿_＿。
***答案*** 不变； 减少； 不变
4. 指出下列组分，哪个是吸收质，哪个是吸收剂.
(1) 用水吸收HCl生产盐酸,H2O是＿_＿＿，HCｌ是＿___＿.
(2)用98.3％ H2SO4吸收SO3生产H2SO4,SO3,是＿＿＿；H2SO4是＿＿＿。
(3)用水吸收甲醛生产福尔马林,H2O是＿＿＿＿；甲醛是＿＿＿。
***答案***（1）吸收剂，吸收质。（2）吸收质，吸收剂。（3）吸收剂，吸收质。
5. 吸收一般按有无化学反应分为＿＿＿＿＿，其吸收方法分为＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 物理吸收和化学吸收； 喷淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。
6. 传质的基本方式有：__________和_________。
***答案*** 分子扩散， 涡流扩散.
7. 吸收速度取决于＿＿＿＿＿＿＿，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以＿＿＿＿来增大吸收速率。
**答案*** 双膜的扩散速率， 减少气膜、液膜厚度。
8. 由于吸收过程气相中的溶质分压总＿＿＿＿液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的＿＿＿＿。增加吸收剂用量，操作线的斜率＿＿＿＿，则操作线向＿＿＿＿平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y*）＿＿＿＿。
***答案*** 大于 上方 增大 远离 增大
9. 在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将＿＿＿＿，操作线将＿＿＿平衡线。***答案*** 减少； 靠近；
10. 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的HOG将＿＿＿＿＿，NOG将＿＿＿＿＿(增加，减少，不变)。 ***答案*** 不变； 增加
11. 某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中易溶组分，设备高为无穷大，入塔Y1=8％（体积），平衡关系Y=2X。试问:
⑴.若液气比（摩尔比，下同）为2.5时，吸收率= ______％
⑵.若液气比为1.5 时，吸收率=________％ ***答案*** 100％ ；75％
12. 吸收塔底部的排液管成U形，目的是起＿＿＿＿作用，以防止＿＿＿＿＿____＿＿。 操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是吸收效果＿＿＿＿＿＿＿；若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率＿＿＿＿＿＿出口气体浓度＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 液封作用;空气倒灌和塔内气体跑出;吸收效果达不到要求;吸收率增大，出口气体浓度降低
13. 溶解度很大的气体，吸收时属于＿＿＿＿控制，强化吸收的手段是＿＿＿＿＿。
***答案*** 气膜， 增大气相侧的传质分系数或气流湍动程度。
14. 填料吸收塔正常操作时,气相为＿＿＿＿相； 液相为＿＿＿＿相；而当出现液泛现象时，则气相为＿＿＿＿相，液相为＿＿＿＿相。**答案** 连续；分散；分散；连续。
15. 某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用＿＿＿＿＿＿常数表示，而操作线的斜率可用＿＿＿＿表示。
***答案*** 相平衡； 液气比
16. 双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的________和________之中。
***答案*** 气膜、 液膜
17．对于气膜控制的吸收过程，如要提高其过程速率，应特别注意减少_______阻力。
***答案*** 气膜
18. 一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是____________________________
___________。 ***答案*** 使两相传质平均推动力大，从而可减小设备尺寸；提高吸收效率和吸收剂使用率。

二、选择题（2分）
1. 吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要（ ） ***答案*** B
A. 增加气膜厚度和减少液膜厚度； B. 减少气膜和液膜厚度 C. 增加气膜和液膜厚度
2. 选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好结构简单造价小，一般应选（ ）***答案*** A
A. 填料吸收塔 B. 板式吸收塔 C. 喷淋吸收塔
3. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将（ ），亨利系数E将（ ）。 ***答案*** C. C. ;
A. 增加 B. 减少 C. 不变
4. 在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加则出口气体中的CO2量将（ ）气相总传质系数K y将（ ），出塔液体中CO2浓度将（ ）。***答案*** B； A； B.
A. 增加；B. 减少； C. 不变。
5. 通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率( )。
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。 ***答案*** D
6.在逆流操作的填料吸收塔中，对某一低浓气体中的溶质组分进行吸收，现因故气体入塔浓度yb变小而其它操作条件均不变，则出塔气体浓度ya 和液体浓度xb （ B ）
A．ya增大，xb增大； B。 ya减小，xb减小； C。ya增大，xb减小； D。无法判断。
7. 正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生?( )
A. 出塔液体浓度x增加，回收率增加；B. 出塔气体浓度增加，但x不定；
C. 出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加;D. 在塔下部将发生解吸现象。**答案* B
8. 气体的亨利系数E值越大，表明气体（ ）。 ***答案*** B
A. 越易溶解； B. 越难溶解； C. 溶解度适中
9. 填料吸收塔空塔的速度应（ ）于液泛速度。
A. 大； B. 小 ； C. 等。 ***答案*** B
10. 对吸收操作有利的是（ ）。***答案*** A
A.温度低，气体分压大时； B.温度低，气体分压小时；
C.温度高，气体分压大时； C.温度高，气体分压小时；
11. 在Y—X图上，吸收操作线总是位于平衡线的（ ）。***答案*** A
A. 上方； B. 下方； C. 重合线上；
12. 亨利定律是一个稀溶液定律，其亨利系数E值愈小，表明该气体的溶解度（ ）；温度升高，E值（ ）。***答案*** A、 A
A. 愈大； B. 不变； C. 愈小；
13. 填料塔中安装液体再分布装置，其目的是（　B　　　）
A.支承填料 B.改善壁流效应
C.保证填料充分湿润 D.防止液泛
14. 用水吸收二氧化碳的传质过程属于（　B　）。
　　A.气膜控制　　　B.液膜控制　　　C.无法判断
15. 吸收的分离依据是（　C），精馏的分离依据是（　A）。
　　A.沸点不同　　　B.化学反应　　　C.溶解度不同
16. 下述说法错误的是（B　）
A.溶解度系数H值很大，为易溶气体　　B.亨利系数E值很大，为易溶气体
C.亨利系数E值很大，为难溶气体　　　D.平衡系数m值很大，为难溶气体
17. 下述分离过程中哪一种不属于传质分离（　）
A.萃取分离　　B.吸收分离　　C.结晶分离　　D.离心分离
18. 填料塔中安装液体分布装置，其目的是（　C ）
A.支承填料 B.改善壁流效应
C.保证填料充分湿润 D.防止液泛
19. 在吸收传质过程中，它的方向和限度将取决于吸收质在气液两相平衡关系。若要进行吸收操作，则应控制（　　）。
A.PA＜PA* 　　B.PA＞PA* C.PA=PA*
20. 吸收塔操作与调节中错误的是( C )。
A.吸收剂用量 B.吸收剂入口温度　　
C.操作压力 D.吸收剂进口浓度　

三、判断题（1分）
1. 喷淋吸收是吸收剂成液滴分散在气体中，因此，液体为连续相，气体为分散相。***答案*** ×
2. 吸收操作线的方程式，斜率是L/G（ ）。***答案*** √
3. 亨利定律的表达式之一为p＝Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为 易溶气体。( ) ***答案*** ×
4. 工业上一般吸收是在吸收塔中进行的。象传热一样气液间逆流操作有利于吸收完全并可获得较大的吸收推动力。（ ） ***答案*** √
5. 填料吸收塔逆流操作，当吸收剂的比用量（即液气比）增大时，则出塔吸收液浓度下降，吸收推动力减小（ ）. ***答案*** ×
6. 对于大多数气体的稀溶液，气液平衡关系服从亨利定律。亨利系数(E＝p/x)随温度的升高而增大，而溶解度系数(H＝C/p)随温度的升高而减小。***答案*** √
7. 液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。（ ） ***答案*** ×
8.（1分）在一般情况下，混合气体的有关计算可按理想气体方程和道尔顿分压定律进行。其气体组分的体积分率等于其摩尔分率，亦等于其分压分率。（ ）*答案**√
9. 填料塔中填充大量填料以提供气液接触面积。吸收速率取决于填料的比表面积（ａ）。填料的比表面积越大，吸收速率越大。 （ ）**答案** ×
10. 吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。（ ） ***答案*** ×
11. 在吸收塔中，溶质气体在混合气中的分压，大于与吸收剂中溶质浓度成平衡的分压时，则发生吸收。（ ）***答案*** √
12. 吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，此时推动力也最小。（ ） ***答案*** √
13. 由于温度对溶解度系数有影响，温度升高，溶解度系数越小，所以升温有利于解吸。（ ） ***答案*** √
14. 惰性气体和吸收剂在吸收过程的前后的摩尔量是不变的。（ ）**答案** √
15. 对于溶解度甚大的气体吸收，为强化吸收过程，则应从减小液膜阻力入手，其效果才显著。（ ） ***答案*** ×
16．吸收塔底部的排液管设成倒U形，目的是起液封作用，以防止气体倒灌。（ ）**答案** √

四、问答题
1. 求取最小液气比有何意义?适宜液气比如何选择?增大液气比对操作线有何影响?
***答案*** 溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时，欲达到分离要求需填料层高度（或理论塔板数）无穷大，所以在最小液气比时，吸收操作只在理论上才能进行。当液气比比最小液气比还小时，有一部分操作线会在平衡线之下，吸收在理论上都行不通了，而为脱吸了。与解吸的分界线。适宜液气比常在最小液气比的1.1-1.5倍范围内。
增大液气比，操作线更远离平衡线，越加有利于吸收
2. 什么叫液泛现象？
***答案*** 当气速增大，使气、液间的摩擦阻力增大至足以阻止液体下流，至使液体充满填料层空隙，先是塔顶部积液，继而蔓延全塔，液体被气流带出塔顶，吸收操作完全被破坏。此现象叫液泛现象。
3. 欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？
***答案*** 1、降低操作温度或增大压力，可使吸收速率提高，使回收率提高；
2、在保证不发生“液泛”在前提下，适当增大气速；
3、适当增大吸收剂的用量（增大喷淋密度），可使回收率提高（但会导致操作费增大，溶液浓度X下降）；4、喷淋液体应均匀，并保证填料被充分润湿；
5、可适当增加填料层高度。
4. 吸收与精馏、干燥的处理对象、分离依据、传质实质是什么？
答：吸收：处理的是气体混合物；依据溶解度不同；属于单向扩散传质过程，吸收质从气相转入液相；主要进行传质过程也进行传热过程。
精馏：处理的是液体混合物；依据挥发度不同；属于等分子反向扩散过程，易挥发组分从液相转入气相；难挥发组分从气相转入液相；传热进行的同时进行传质。
干燥：处理的是固体湿物料；依据湿分的挥发性；单向扩散过程，湿分从固相转入气相；干燥过程是热质同时进行的过程。
5. 吸收与解吸在什么情况下发生?从平衡线与操作线的位置加以说明。
答：当混合气中溶质A的分压大于与溶液中溶质A浓度成平衡的气体分压时（ｐ>ｐ*），发生吸收过程，反之，当ｐ<ｐ*时，发生解吸过程。显示在相图中，操作线在平衡线上方，为吸收。操作线在平衡线下方，为解吸。
6. 某连续操作气体吸收塔，若吸收剂用量增加一半，其它条件不变， 则气、液相出口浓度如何变化？
答：由于吸收剂用量增加，操作线斜率增大，操作线远离平衡线向左移动，推动力增大，从而气相出口浓度Y2降低，因其它条件不变，即Y1和X2不变，故塔底操作点向左移，塔顶操作点向下移，液相出口浓度X1减小。
7. 用水吸收混合气中的氨，它是气膜控制还是液膜控制？用什么方法增加水吸收氨的速率？
答：水吸收氨为易溶气体，属于气膜控制；
要提高气膜控制的吸收速率关键在于降低气膜阻力，增加气体总压，加大气体流速，减少气膜厚度。

五、计算题
1.（10分） 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A ，入塔气体 中含A 1%（摩尔比），经吸收后溶质A 被回收了80% ，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线为 y=x ,气相总传质单元高度为1m,试求填料层所需高度。
解： Y1 = 0.01 m=1
Y2 = Y1( 1－φ) = 0.01× (1－0.80) = 0.002
X2 = 0 （清水）

填料层高度Z = HOG×NOG
HOG = 1m
NOG = (Y1－Y2) / △Ym
△Y1 = Y1－Y1* = Y1－mX1 = 0.01－1×0.0067 =0.0033
△Y2 = Y2－Y2* = Y2－mX2 =0.002
△Ym=（△Y1－△Y2）/ In (△Y1/△Y2)
= (0.0033－0.002 )/ In (0.0033/0.002) = 0.0026
NOG = (0.01－0.002) / 0.0026= 3.07
Z =1×3.07 = 3.07m
2.（10分） 有一逆流填料吸收塔, 塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔气体量为100kmol/h,溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5 ，平衡关 系y=x。试求：(1)液体出塔浓度；(2)测得气相总体积传质系数Kya=0.10kmol/(m3s)，问该塔填料层高度为多少?提示：NOG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S]
***答案***
①y1=0.01; y2=y1(1-η)=0.01(1-0.9)=0.001
L/G=(y1-y2)/x1,x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.01-0.001)/1.5=0.006
②HOG=G/Kya=100/(0.785×0.52×3600)/0.1=1.415 m
NOG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]; S=m/(L/G)=1/1.5=0.667
NOG=4.16; Z=HOG×NOG=1.415×4.16=5.88 m。
3.（15分） 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99.5％，操作条件为20℃、1atm,平衡关系为y=0.75x,总体积传质系数KGa＝0.055kmol/(m3.s.atm)，求液体出口浓度和填料高度。
***答案*** 已知：D=0.8m , Ls =1200kg/h, G=1000Nm3/h
y1=0.013 φ=0.995 x2=0 ye =0.75x
Kya=0.055 kmol/(m3.s.atm) Ls =1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s
GB=PV/RT=G/22.4=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s
∵为低浓度吸收 ∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49
x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868; y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065
∵ Z＝HOG×NOG 而NOG =(y1-y2)/ΔYm
Δy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490; Δy2= y2-y2*=0.000065-0=0.000065
Δym =(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2) =(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065) =0.001396
∴NOG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266
HOG＝G/（ＫyａΩ）＝G/(PＫGａΩ）0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.055）=0.449(m)
∴Z＝9.266×0.449=4.2m
4.（15分）在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气。废气流量为2500m3/h（标准状态），废气中氨的浓度为15g/m3，要求回收率不低于98％。若吸收剂用量为3.6 m3/h，操作条件下的平衡关系为Y=1.2X，气相总传质单元高度为0.7m。试求：1. 塔底、塔顶及全塔的吸收推动力（气相）； 2.气相总传质单元数；3. 总填料层高。
***答案***
y1=15/17/（1000/22.4）=0.01977[kmolNH3/kmol B+NH3]
Y1=y1/(1-y1)=0.01977/(1-0.01977) =0.02017[kmol NH3/kmol B]
Y2=0.02017(1-0.98)=4.034×10-4 G=2500/22.4×(1-0.01977)=109.4[kmol B/h]
L=3.6×1000/18=200[kmol B/h]
全塔物料衡算
L(X1-X2)=G(Y1-Y2)
200(X1-0)=109.4(0.02017-4.034×10-4) 得 X1=0.01081
ΔY1=Y1-Y1*=0.02017-1.2×0.01081=0.0072; ΔY2=Y2-Y2*=0.0004034

NOG=(Y1-Y2)/ΔYm =(0.0201-0.0004304)/0.00235=8.34
Z＝HOG ×NOG=8.34×0.7 =5.84m
5. （15分）在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A ， 进塔气体中溶质A 的含量为8%（体积％），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y*=2.5x， 取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：
(1)水溶液的出塔浓度；
(2)若气相总传质单元高度为0.6m，现有一填料层高为6m的塔问该塔是否合用?
注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。
解：① Y1 = y1= 0.08 X2 = 0 （清水） Y2 = Y1( 1－η) = 0.08× (1－0.98) =0.0016
(L/V )min =(Y1-Y2)/(Y1/m-X2)＝mη L/V=1.2(L/V)min=(y1-y2)/X1*
X1=y1/（1.2m）=0.08/(1.2×2.5)=0.0267
(2) 填料层高度Z = HOG×NOG HOG = V/ KY a Ω =0.6
NOG = (Y1－Y2) / △Ym △Y1 = Y1－Y1* = 0.08－2.5×0.0267 =0.01325
△Y2 = Y2－Y2* = 0.0016 △Ym=（△Y1－△Y2）/ In (△Y1/△Y2)
= (0.01325－0.0016 )/ In (0.01325/0.0016) ＝0.005511
NOG = (0.08－0.0016) / 0.005511= 14.2
Z = 0.6×14.2 = 8.50m＞6m 故不合用。

6.（15分） 某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底气体进气浓度为 0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为0.5atm，操作压力0.95atm，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1m3/h，混合气中空气量为100m3/h（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。
***答案***
方法1．
Y1=0.026, Y2=0.0026, m=E/P=0.5/0.95=0.526
Ls /GB=0.1×1000/18/(100/22.4)=1.244
GB =(100/22.4)/(π/4×0.2)=142.1 kmol/(m2.h)
X1=(Y1-Y2)/(Ls /GB)=(0.026-0.0026)/1.244 =0.0188
ΔY1=Y1-Y1*=0.026-0.526×0.0188=0.0161
ΔY2= Y2-Y2*=0.0026
ΔYm =(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=0.00741
NOG =(Y1-Y2)/ΔYm =3.16
∴ Ｋya＝GB/Z×NOG =142.1/1.2×3.16 =37.42kmol/(m3h)
方法2． A=Ls /GB/m=1.244/0.526=2.365
NOG=A/(A-1)×ln[(1-1/A)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+1/A]
=2.365/1.365×ln[(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365]=3.16
∴ ＫYａ＝37.42kmol/(m3.h)
7.（15分） 某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中的有害物质，若进塔气中含有害物质 5%（体积%）,要求吸收率为90%，气体流率为32kmol/(m2.h)，液体流率为24kmol/(m2.h)，此液体流率为最小流率的1.5倍。气相体积总传质系数Kya=0.03kmol/(m3.s.Δy)，该塔在常压下逆流等温操作。 试求：(1)塔底排出液的组成；(2)所需填料层高度。 注：可用摩尔分率代替摩尔比进行计算。
***答案***
①y1=0.05; y2=(1-η)y1=(1-0.90)×0.05=0.005
x1=G(y1-y2)/L=32(0.05-0.005)/24=0.06
②Lmin=L/1.5=24/1.5=16 kmol/(m2.h)
x1*=G(y1-y2)/Lmin=32(0.05-0.005)/16=0.09; m=y1/ x1*=0.05/0.09=0.556
Δym=((y1-y1*)-( y2-y2*))/ln((y1-y1*)/( y2-y2*))
= ((0.05-0.556×0.06) -0.005) /ln((0.05-0.556×0.06) /0.005)=0.01164/1.202=0.00968
NOG=(y1-y2)/Δym=4.65
HOG=G/kya=32/3600/0.03=0.296 m
Z=HOG×NOG=0.296×4.65=1.38 m。
8.（15分） 一常压逆流吸收塔，塔截面积为0.5m2,填料层高为3m。用清水吸收混合气中的丙酮（分子量为58），丙酮含量为5%（体积），混合气流量为1120Nm3/h。已知在液气比为3 的条件下，出塔气体中丙酮含量为0.005（摩尔分率）。操作条件下的平衡关系为y=2x。试求：(1)出口液体中的丙酮含量（质量分率）；(2)气体体积总传质系数Kya（kmol/(m3.s)）；(3)若填料增高3米，其他操作条件不变，气体出口的丙酮含量为多少?
***答案***
①L/G=(y1-y2)/x1, x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.05-0.005)/3=0.015
a=(0.015×58)/18=0.0483
②S=m/(L/G)=2/3=0.667
NOG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=4.16
HOG=Z/NOG=3/4.16=0.721 m
HOG=G/Kya
G=1120/(22.4×3600×0.5)=0.0278 kmol/(m2.s)
Kya =G/HOG=0.0385 kmol/(m3s)
③Z=3+3=6 m, HOG不变,S不变
NOG’=Z/HOG=6/0.721=8.32
NOG’=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2’+S]; y2'=0.0011。
9.（15分）今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理量为1000m3/h（标准状态），原料气中含甲醇100g/m3，吸收后水溶液中含甲醇量等于进料气体相平衡时的浓度的67%。设在标准状态下操作，要求甲醇的回收率为98%，吸收平衡线可取为Y=1.15X , Ky=0.5kmol/(m2.h),塔内单位体积填料的有效气体传质面积为190m2/m3，取塔内的气体空塔速度为0.5m/s。试求：1）水用量 ；2）塔径 ； 3）填料层高度,（附：甲醇分子量32）
***答案***
1） L ： L=G（Y1-Y2）/（X1-X2）
∵ y1=(100×103/32)/(1/22.4)=0.07 ;
∴ Y1=y1 /(1-y1)=0.07/(1-0.07)=0.0753 ; Y2=Y1 (1-Φ)=0.0753(1-0.98)=0.001506 ;
∵X1*=Y1/m=0.0753/1.15=0.0655
∴X2=0.67X2*=0.67×0.0655=0.0439； X2=0； V=1000/22.4=44.64kmol/h，
G=44.64（1-0.07）=41.52 kmol/h；
代入得：L=V（Y1-Y2）/X1=41.52（0.0753-0.001506）/0.0439
L=69.8kmol/h或=1256kg/h=1.256m3/h。
2）D： D=（4V/πu）0.5= (4×1000/π×0.5×3600)0.5=0.841m
3)Z: Z=HOG.NOG
HOG=G/KyaΩ=41.52/(0.5×190×π/4×0.8412) =0.787m;
NOG=(Y1－Y2)/△Ym
△Ym=(△Y1－△Y2）/ln(△Y1/△Y2）
△Y1=Y1－Y1*=0.0753－1.15×0.0439=0.02482
△Y2=Y2－Y2*=Y2－0=0.001506
代入得：△Ym=0.00832
∴NOG=(0.0753－0.001505)/0.00832=8.87
∴Z=0.787×8.87=6.98m

10．（15分）在常压填料吸收塔中, 以清水吸收焦炉气中的氨气，标准状况下, 焦炉气流率为5000m³/h，其中氨的体积分率为1.32%，要求回收率不低于99%. 若吸收剂用量为最小用量的1.5倍，操作条件下平衡关系为Y *= 1.2 X.，气相总传质单元高度为0.7 m。求：（1） 吸收剂的流率(kmol水/h)；（2）气相总传质单元数(NOG)；（3）填料层高度。
解：（1） 吸收剂的流率(kmol水/h) ：

（2）气相总传质单元数(NOG)
由全塔氨的物料衡算

（3）填料层高度

11．（15分）用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。 混合气体中含苯 5％（体积％），其余为空气, 要求苯的回收率为90％。入塔混合气体处理量为940m3/h[标准状态]，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统操作条件下平衡关系Y=0.14X，若气相总传质单元高度为1.0m，试求：（1）溶液出塔浓度X1 为多少?（2）填料层高度Z为多少m?
解： η=90%, y1=0.05, X2=0
Y1=y1/(1-y1)=0.05/(1-0.05)=0.05263
Y2=Y1(1-η)=0.005263 V=940/22.4=41.96 kmol/h
G =V(1-y1)=41.96(1-0.05)=39.87 kmol/h
(L/G )min =(Y1-Y2*)/(Y1/m-X2)
=(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14-0) =0.126
(1) X1 =(Y1-Y2)/[ 1.5×(L /G )min] +X2
=(0.05263-0.005263)/(1.5×0.126)=0.251
(2) HOG =G/(ＫYａΩ) =1.0 m NOG =(Y1-Y2)/ΔYm
ΔY1=Y1-Y1*=0.05263-0.14×0.251=0.01749
ΔY2=Y2-Y2*=0.005263
ΔYm =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526) =0.01018
NOG=(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65
Z＝HOG×NOG =1.0×4.65=4.65 m
12．（15分）在常压填料吸收塔中，以清水吸收焦炉气中的氨气。焦炉气中含氨13%（体积分率），标准状态下，流量为1000m3/ h，要求回收率不低于99%，若吸收剂用量为最小用量的1.5倍。操作条件下平衡关系为Y = 1.2X，塔径为1.5m，气相体积吸收总系数KYa为10mol/m3.s ，试求用水量和填料层高度。
解：水用量－－ G（Y1－Y2）= L min（X1*－X2）
Y1 = y / (1－y) = 13/ (100－13) = 0.15
Y2 = Y1( 1－φ） = 0.15 × (1－0.99) = 0.0015
X2 = 0 （清水）
X1* = Y1/ m = 0.15/1.2 = 0.125
G = n (1－y1) = 1000×(1－0.13) / (22.4×0.001×3600) = 10.8 mol/ s
L = 1.5 Lmin = 1.5×10.8(0.15 －0.0015)/ (0.125－0)
= 19.2 mol /s
填料层高度Z = HOG×NOG
HOG = G/ KY a s = 10.8×4 / ( 10×3.14×1.5×1.5)= 0.61m
NOG = (Y1－Y2) / △Ym
△Y1 = Y1－Y1* = 0.15－1.2×0.084 =0.049
G(Y1－Y2) = L (X1－X2)-----X1 = 0.084
△Y2 = Y2－Y2* = 0.0015
△Ym　=（△Y1－△Y2）/ In (△Y1/△Y2)
= (0.049－0.0015 )/ In (0.049/0.0015) = 0.0136
NOG = (0.15－0.0015) / 0.0136 = 10.9
Z = 0.61×10.9 = 6.6m
13．（10分）在常压填料吸收塔中，以清水吸收焦炉气中的氨气。焦炉气中含氨9%（体积分率），惰性气体流量为10mol/s，要求回收率不低于99%，若吸收剂用量为50 mol/s，操作条件下气液相平衡常数为1，气相总传质单元高度为lm，试求填料层的高度。
解：Y1 = y / (1－y) = 9/ (100－9) = 0.099
Y2 = Y1( 1－φ) = 0.099× (1－0.99) = 0.00099
X2 = 0 （清水）
G =10mol/s L = 50 mol/s
由G（Y1－Y2）= L（X1－X2）计算X1＝0.0196
填料层高度Z = HOG×NOG
HOG = 1m
NOG = (Y1－Y2) / △Ym