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吸收实验
一、简答题：
1、本实验中，为什么塔底要有液封？液封高度如何设计？若塔底表压强为8mmHg，大气压强为101330Pa，要维持塔的正常操作，塔底液封高度至少应为多少？
答：液封的目的是保证塔内的操作压强。
液封设置时：
（1）U形管作液封时，为防止管顶部积存气体，影响液体排放，应在最高点处设置放空阀或设置与系统相连接的平衡管道。(2)为使在停车时能放净管内液体，一般在U形管最低点应设置放净阀。当需要观察管内液体流动情况，在出料管一侧可设置视镜。(3)由于液体被夹带或泄漏等原因造成液封液损失时，在工程设计中应采取措施保持液封高度(根据流体静力学方程计算)。
2、测定Kxa有什么工程意义？
3、为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制？
4、当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数？
5、吸收实验中，空气是由什么设备来输送的？空气可由风机或空压机输送。
6、气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数有何影响？
7、从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量对吸收过程的影响？
答：当液相阻力较小时，增加液体流量，总传质系数基本不变。溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力增大引起的。
当液相阻力较大时，增加液体的流量，总传质系数会增加，而平均推动力可能减小，但总的结果是传质速率增大，溶质吸收量增大。
8、从实验数据分析水吸收丙酮是气膜控制还是液膜控制，还是两者兼有之？
答：由3、4两组数据可知，当其他条件不变时，降低操作温度，1/Kya≈m/kxa减小，符合气膜控制。
9、填料吸收塔底为什么必须有液封装置，液封装置是如何设计的？
答：防止实验过程中吸收剂从吸收塔底流出，影响实验结果。
10、在该实验装置上如何验证吸收剂温度对吸收过程的影响？
答：设置不同操作温度下的吸收实验，例如第3组和第4组其他条件相同，但第4组吸收剂要加热。
11、如何正确使用转子流量计？
答：使流量计保持垂直，等到转子稳定时再读数，测定实际流体时要校正读数。
12、若没有达到稳定状态就测数据，对结果有何影响？
答：若没有达到稳定状态，则丙酮的气相和液相没有达到平衡，导致吸收量偏小，y2偏大，Na偏小，x1偏小，Kya可能偏大可能偏小。
13、 采样是否同时进行？
答：不同时进行；先采塔出口气体，后采塔入口气体。
14、 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？
答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率 不变时，增加吸收剂流率，吸收速率 增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成 减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力 的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力 将随之减小，结果使吸收效果变好， 降低，而平均推动力 或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力 不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好
15、 从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？吸收二氧化碳呢？
答：水吸收氨气是气膜控制，吸收二氧化碳时液膜控制。

吸收实验简答题2：
1. 本实验室的色谱检测器有哪几种？吸收实验中用色谱的检测器属于哪一种？另一种常用的检测器是什么检测器？
答：有两种。吸收实验中用的色谱的检测器为热导检测器，另一种为氢焰检测器。
2. 在选择吸收塔用的填料时，应选比表面积大的填料还是比表面积小的填料？
答：应选比表面积大的填料好。
3. 为什么吸收实验选用二氧化碳作为溶质组分？
由于CO2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验选择CO2作为溶质组分是最为适宜的。
4. 为什么吸收过程属于液膜控制？
答：一般将原料气中的CO2浓度控制在10%以内，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理。又CO2在水中的溶解度很小，所以此体系CO2气体的吸收过程属于液膜控制过程。
5. 塔板上有哪些异常操作现象？它们对传质性能有何影响？
答：常见的塔板上的异常现象包括：漏液、液泛、雾泡夹带、气泡夹带、液面落差分布不均匀及塔板压强过大。上述非理想流动会导致气液传质效率下降。
6. 评价塔板性能的指标有哪些方面？
答：评价塔板性能的指标有：塔板效率（包括总板效率、单板效率、点效率），通量和操作弹性等。
7. 填料塔的流体力学性能有哪些？
答：填料塔的流体力学性能包括持液量、填料层的压强降、液泛以及填料的润湿性能。填料塔的流体力学性能直接影响到塔内的传质效果和塔的生产能力。
8. 请比较板式塔和填料塔的性能特点。并说明各适用于何种场合？
答：板式塔为逐级接触式，塔内气液流动分为错流和逆流。错流塔板中，液体横向流过塔板，气液垂直穿过液层，但从塔整体来看，液相从塔顶流到塔底，气相从塔底流向塔顶，液体为连续相，气体在液体中分散，两相层逆流状态。填料为微分接触式塔，气相为连续相，液体则沿填料表面流动，两相逆向流动，两相组成呈连续变化，具有结构简单，压降低，可处理腐蚀性物系。
当处理量大时多采用板式塔，当要求塔径在0.8m以下时，多采用填料塔。
9. 什么是最小液气比?适宜液气比如何选择?增大液气比对操作线有何影响?
答：操作线与平衡线相交或者相切时对应的 L/V 称为最小液气比。
在最小液气比下操作时，在塔的某截面上（塔底或塔内）气、液两相达平衡，传质推动力为零，完成规定传质任务所需的塔高为无穷大。对一定高度的塔而言，在最小液气比下操作则不能达到分离要求。实际液气比应在大于最小液气比的基础上，兼顾设备费用和操作费用两方面因素，按总费用最低的原则来选取。根据生产实践经验，一般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。
10. 填料塔的关系线有何特点？操作区域分成哪三个区域？
答：当无液体喷淋即喷淋量时，干填料的的关系线是直线。
当有一定喷淋量时，的关系变成折线，并存在两个转折点，
下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将关系线分为三个区段，即恒持液区、载液区与液泛区。

简答题3：
1. 吸收实验中，设备没有启动时U形管压差计两液面不平，可能是什么原因，如何调平？（3分）
答：原因可能有以下几个：U形管两臂液面到与设备相接点之间的管路内有水；塔底小液体缓冲罐里面积水；塔内积水；U形管不干净。
对应的解决方法如下：拆开U形管上方乳胶管，以洗耳球吹除管内的水；打开塔底排液阀放掉塔内积水；打开缓冲罐下面的小球阀，放掉其中积水；拆除U形管，以铬酸洗液洗净。
2. 吸收实验中，塔底液封液面应保持在什么位置？为什么？（2分）
答：塔底液封液面应控制在液位计观察管底端到塔底气体进口之间，保证液面可见。如果液面不可见（低于观察管底端）不能确保液封存在，可能造成气体短路而从塔底直接排出；如果超过进气管，压差计读数将偏高，压力表指针将跳动，吸收传质单元数计算结果将偏高。
3. 吸收实验时，只改变喷淋量，若两个喷淋量分别为100 L/h和200 L/h，则y1,100、y2,100、y1,200和y2,200的大小关系是什么？为什么？两个喷淋量下的的最大吸收率有什么关系？（3分）
答：y1,100= y1,200＞y2,100＞y2,200。前两者相等是因为进口气体组成没改变；y2,100＞y2,200是因为喷淋量增大，吸收率增大。
η200=2η100
4. 吸收实验中，为什么以色谱分析气体组成之前要通气稳定15min？如果稳定时间过短结果将如何？（2分）
答：等待塔内空气与二氧化碳充分混合、气体组成稳定；
如果稳定时间过短，组成不稳定，分析过程中组成将不断改变（一般是不断增大），将无法满足测定组成相对误差＜5%的要求。
5. 吸收实验中，以色谱分析气体组成时，进样量过大和过小对结果分别有何影响？实验中应如何控制（2）
答：进样量过大将导致空气和二氧化碳不能完全分离，结果出现误差；进样量过小，由于色谱系统本身存在最小分辨率，将导致较大的相对误差；
实验中应控制空气峰的高度在100-300mV之间，最好在200mV左右。
6、影响传质系数的因素有哪些？
答：吸收剂用量、吸收剂的平均浓度差、操作压力和温度。
7、影响吸收操作稳定性的因素有哪些？
答：空气的流速、氨气的压强和吸收剂（水）的流率。
8、填料的作用是什么？
答：填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。
9、填料吸收塔塔底为什么要有密封装置？
答：液封的目的是保证塔内的操作压强。
10、在实验过程中，什么情况下认为是积液现象，能观察到何现象？
答：当气相流量增大，使下降液体在塔内累积，液面高度持续上升，称之为积液。
11、 取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么？
答：取样时，注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。
12、 为什么在进行数据处理时，要校正流量计的读数（氨和空气转子流量计）？
答：流量计的刻度是以20℃，1的空气为标准来标定。只要介质不是20℃，1 的空气，都需要校正流量。
13、 如果改变吸收剂的入口温度，操作线和平衡线将如何变化？
答：平衡常数增大，平衡线的斜率增大，向上移动；操作线不变。
14、实验过程中，是如何测定塔顶废气中氨的浓度？
答：利用吸收瓶。在吸收瓶中装入一定量低浓度的硫酸，尾气通过吸收瓶时，其中的氨气和硫酸发生中和反应，收集反应所需的尾气量即可。
15、在实验的过程中，是否可以随时滴定分析塔底吸收液的浓度？为什么？
答：可以。在操作温度和压力一定的条件下，到达平衡时，吸收液浓度和操作时间无关。
16、 如果从同一个取样瓶中，取样分析三组平行样，误差很大，试分析原因？
答：原因在于取样瓶取样后，没有及时密封，瓶内的氨气由于挥发而降低了浓度。
17、控制和调节吸收效果由哪些主要因素，试作简单分析？
答:吸收塔的气体进口条件是唯一确定的，控制和调节吸收操作结果的是吸收剂的进口条件：流率、温度、浓度。改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率不变时，增加吸收剂流率，吸收速率增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成减小，回收率增大。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力将随之减小，结果使吸收效果变好，降低，而平均推动力或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好。总之，吸收级温度的降低，改变了平衡常数，对过程阻力和过程推动力都产生影响。吸收剂进口浓度是控制和调节吸收效果的又一主要因素。吸收剂进口浓度降低，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动力也将随之增大而有利于吸收过程回收率的增加。
18、试说明精馏和吸收的相同点和不同点？
答：不同点：精馏利用组分挥发度的不同进行分离，操作时塔内必须有回流；吸收是利用组分溶解度的不同进行分离。相同点：都属于相际传质。
19、若操作过程中，氨气的进口浓度增大，而流量不变，尾气含量和吸收液浓度如何改变？
答：尾气中氨的含量增加，吸收液中氨的含量增加。
20、吸收瓶中的尾气循环量以多少为宜？
答：尾气通过吸收瓶的量以瓶内硫酸刚好循环为最佳。
21、如何确定液泛点气速？
答：在一定量的喷淋液体之下，当气速低于载点时，液体沿填料表面流动很少受逆向气流的牵制，持液量（单位体积填料所持有的液体体积）基本不变。当气速达载点时，液体向下流动受逆向气流的牵制开始明显气来，持液量随气速增加而增加，气流通道截面随之减少。所以，自载点开始，压降随空塔气速有较大增加，压降—气速曲线的斜率加大。当气速继续增加，气流通过填料层的压降迅速上升，并且压降有强烈波动，表示塔内已经发生液泛，这些点称为液泛点。
22、实际操作选择气相流量的依据是什么？
答：通过实验测定塔内液泛点所需的最大流量，实际操作时气体的流量选择在接近液泛点。在此点，气体速度增加，液膜湍动促进传质，两相交互作用剧烈，传质效果最佳。
23、从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？
答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率不变时，增加吸收剂流率，吸收速率增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力将随之减小，结果使吸收效果变好，降低，而平均推动力或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好
24、从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？
答：水吸收氨气是气膜控制。
25、.吸收塔中设置液体分配器的目的是什么？
26.有一填料吸收塔，逆流操作，气体由塔底进入，吸收剂从塔顶淋下，该过程的平衡线与操作线如图所示，试将下列有关参数表示在图上。（1）塔顶、塔底气液组成；（2）作出最小液气比时的操作线；

27.从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量对吸收过程的影响？
28.填料吸收塔塔底为什么要有液封？液封装置是如何设计的？
29.何谓气膜控制吸收?
30.何谓液膜控制吸收?
31.二氧化碳吸收实验中，混合气是如何得到的？
32.从实验结果分析Kya的变化，确定本吸收过程的控制环节。
33.吸收操作与调节的三要素是什么？它们对吸收过程的影响如何？
吸收剂进口流量、温度、浓度是吸收操作与调节的三要素。

二、填空题
1. 吸收实验所用吸收塔内的填料的名称叫做 丝网波纹 。
2. 吸收尾气放空阀是哪一类阀门 闸阀 。
3. 液泛时可以观察到的现象有： 塔内积液 、 塔顶鼓泡 、 压差计液面大幅震荡 。
4. 塔底液封的作用是 封堵进塔气体，防止短路 。
5. 其他条件不变，喷淋量增大，体积吸收系数Kxa将如何变化 增大 。
6. 常用的两种解析法求传质单元数的方法分别叫做 对数平均推动力法 、 吸收因数法（脱吸因数法） 。
7. 吸收实验中，风机运转时会发热，导致气温高于流量计标定温度（20℃），这时读得的流量 小 于真实流量。
8. 回收率
9.对一定操作条件下的填料吸收塔，如果将填料层增高一些，则塔的将 不变 ，将 增大 。
10. 测定传质系数Ky的意义在于能反映填料吸收塔的性能。
11. 湿塔的关系曲线上有两个转折点，将该曲线分为三个区域，即恒持液区、 载液区 、 液泛区 。

三、选择题
1.某填料塔用水吸收空气中的氨气，当液体流量和进塔气体的浓度不变时，增大混合气体的流量，此时仍能进行正常操作，则尾气中氨气的浓度______A____。
A．增大 B. 减少 C. 不变 D. 不确定
2.当通过干填料的空气流量增加时，流量与流经填料的压强差△Ｐ呈何关系？(A)
A. 在对数坐标呈直线关系 B. 在对数坐标呈折线关系
C. 在对数坐标呈曲线关系 D. 没关系
3. 空气通过具有一定液体喷淋量的填料时，流量与流经填料的压强差△Ｐ呈何关系？( B )
A. 在对数坐标呈直线关系 B. 在对数坐标呈折线关系
C. 在对数坐标呈曲线关系 D. 没关系
4. 什么是持液量? （A）
Ａ.在塔设备正常操作时潴留于填料之间、板面之上的液体
Ｂ.在塔设备停工后不久潴留于填料之间、板面之上的液
Ｃ.在塔设备正常操作或停工后不久潴留于填料之间、板面之上的液体
Ｄ.塔设备中所具有的液体量
5.常压下用水逆流吸收空气中的CO2,若将用水量增加，则出塔液体中CO2浓度将 B 。
A．不确定； B.减少 C.增加； D.不变。
6、吸收过程是（A）。
A、气相转移到液相的相际传质过程；    B、液相转移到气相的相际传质过程
7.吸收过程是分离（B）。
A、液体混合物；    B、气体混合物；    C、可液化的气体混合物
8.吸收达到气液平衡时符合关系式y*=mxi，当（　B）时是吸收过程。
A、y<y* ；    B、y=y* ；    C、y>y*
9.当吸收过程为液膜控制时，（A ）。
A、提高液体流量有利于吸收；    B、提高气速有利于吸收；
C、降低液体流量有利于吸收；    D、降低气体流速有利于吸收。
10.双膜理论的要点有（　B）。
A、两点；    B、三点；    C、四点
11.提高液气比，从提高吸收推动力和降低吸收阻力两方面综合考虑：B
A、气膜控制有利；    B、液膜控制有利；    C、气、液膜共同控制有利
12.填料吸收塔内的液体再分布器是用于（C）。
A、喷洒吸收剂；    B、防止液泛；     C、克服壁流现象；     D.再利用吸收液
13.适宜的空塔气速与泛点气速之比称为泛点率，根据生产实际综合考虑，泛点率一般选为（B）。
A、1.2～2.0；     B、0.5～0.8；     C、不大于1/8；     D.0.2～1.0
14.以下那种物系宜选择板式塔进行吸收操作？D
A、易起泡物系；     B、热敏性物系；
C、强腐蚀物系；     D、易聚合或含有固体悬浮物的物系
15.低浓度逆流吸收操作中，若其他入塔条件不变，仅增加入塔气体浓度 Y1，则出塔气体浓度Y2将（ A）；出塔液体浓度X1（ A）。
A 增大；    B 减小；    C 不变；    D 不确定
16.下述分离过程中哪一种不属于传质分离（ D）
A 萃取分离；    B 吸收分离；    C 结晶分离；    D 离心分离
17.下述说法中错误的是（ 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 享利系数 E 值很大，为难溶气体；    D 平衡常数 m 值很大，为难溶气体
18.吸收的依据是（ A）
A 气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异；
B 液体均相混合物中各组分挥发能力的差异；
C 液体均相混合物中各结晶能力不同；
D 液体均相混合物中各组分沸点不同
19.吸收操作的作用是分离（A ）
A 气体混合物；    B 液体均相混合物；
C 互一相溶的液体混合物；    D 气——液混合物
20.费克定律可以解答的问题为（C ）
A 分子热运动方向及其速度大小；   B 分子扩散方向及其扩散系数大小；
C 分子扩散方向及其速率大小；    D 扩散传质方向及其速率大小
21.在一符合亨利的气液平衡系统中，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
22.吸收过程的推动力为（ D）
A 浓度差；    B 温度差；    C压力差；    D 实际浓度与平衡浓度差
23.在吸收操作中，吸收塔某一截面总推动力（以气相浓度差表示）为（ A）
A Y-Y*；    B Y*-Y；    C Y-Yi；    D Yi-Y
24.对某一气液平衡物系，在总压一定时，若温度升高，由其亨利系数E将（B ）
A 减小；    B 增加；    C 不变；    D 不确定
25.吸收过程所发生的是被吸收组分的（ A）
A 单身扩散；    B 等分子反向扩散；    C 主体流动；    D 分子扩散
26.某相际传质过程为气膜控制，究其原因，甲认为是由于气膜传质速率小于液膜传质速率的缘故；乙认为是气膜传质推动力较小的缘故。正确的是（D ）
A 甲对；    B 乙对；    C 甲、乙都对；    D 甲、乙都不对
27.依据“双膜理论”，下列判断中可以成立的是（ B）
A 可溶组分的溶解度小，吸收过程的速率为气膜控制；
B 可溶组分的亨利系数大，吸收过程的速率为液膜控制；
C 可溶组分的相平衡常数大，吸收过程的速率为气膜控制；
D 液相的粘度低，吸收过程的速率为液膜控制
28.在某逆流操作的填料塔中，进行低浓度吸收，该过程可视为液膜控制。若入气量增加而其他条件不变，则液相总传质单元高度（D）
A 增加；    B 减小；    C 不定；    D 基本不变
29.吸收塔的操作线是直线，主要基于（D ）
A 物理吸收；   B 化学吸收；    C 高浓度物理吸收；    D 低浓度物理吸收
30.提高吸收塔的液气比，甲认为奖在逆流吸收过程的推动力较大；乙认为将增大并流吸收过程的推动力，正确的是（ D）
A 甲对；    B 乙对；    C 甲、乙双方都不对；    D 甲、乙都对
31.在吸收操作中，下列各项数值的变化不影响吸收传质系数的是（A ）
A 传质单元数的改变；    B 传质单元高度的改变
C 吸收塔结构尺寸的改变；    D 吸收塔填料类型及尺寸的改变

四、判断题
1、实验室中用水吸收 CO2属于液膜控制。（对）
2、亨利系数E值愈大，则表明该气体的溶解度愈小。（对）

补充知识：
1． 空气流量计校正，其校正公式为：

2 .填料的作用
(1) 增加气液接触面积
应满足：1) 80%以上的填料润湿。2) 液体为分散相，气体为连续相
(2) 增加气液接触面的湍动，应满足：1) 保证气液逆流。 2) 要有适宜的液气比，若气速过大，液体下降速度为零，即发生液泛。填料塔的操作满足了上述要求，填料才会起作用。
3.液体分布器的作用
(1) 较高的填料层，需分段安装液体再分布器。
(2)克服液体向壁偏流现象，为此，每隔一定高度的填料层，要装有液体再分布器。
(3)使填料均匀润湿，从而增加气液接触面积。
4. 操作因素
图1 操作线与平衡线的关系
本文所强调对于特定的吸收过程，改变L、t、x2三要素对改善y2所起的作用是不同的，即回答特定的吸收过程，三要素中哪一个是控制因素。

（1）当L/G ＞＞m时，推动力△ym 由操作线某一端靠近平衡线的那一头所决定，见图2所示。若增加吸收剂L的流量导致解吸超负荷，解吸不彻底，所引起的后果是吸收剂进口浓度x2增加，从而使吸收后尾气浓度y2 也增加。针对这种情况，控制操作要素是x2，降低x2。其方法有二种：
1）改善解吸塔的操作，采用一切能使解吸彻底的方法。
2）增加新鲜吸收剂的用量。
图2 操作线与平衡线的关系

(2) 当L/G＜＜ m时，若适当增加吸收剂流量，其一改善了操作线的斜率，见图3所示，△ym将增加；其二对液膜传质分系数的提高也有一定的贡献。如果物系属于液膜控制，此时的控制操作要素是适当增加吸收剂的流量L。但是，L的增加有适度的要求，一般为L/G=(1.1～2)(L/G)min,还应同时考虑再生设备的处理能力。

（3）当吸收系强放热过程时，意味着自塔顶而下，吸收液温度增加很大，甚至达到了解吸温度。此时的平衡线斜率变陡，传质推动力△ym下降，见图4所示。如，用水来吸收SO3制H2SO4,第一步只能先制得93%的硫酸，再用93%硫酸冷却后吸收SO3,经脱去少量水，才制得98%浓硫酸。因此，针对这种情况，控制操作要素是吸收剂温度t，即吸收液需经中间冷却后再吸收。