化工原理课后作业(吸收).doc

6．吸收
一、单选题
1．用纯溶剂吸收混合气中的溶质。逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y2和吸收率j的变化为：（ ）。C
（A）y2上升，j下降 （B）y2下降，j上升
（C）y2上升，j不变 （D）y2上升，j变化不确定
2．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则气相总传质单元数（ ）。 B
A 增加 B减少 C不变 D不定
3．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（ ）。 A
A 增加 B减少 C不变 D不定
4．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口液体组成（ ）。 A
A 增加 B减少 C不变 D不定
5．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元数将（ ）。 C
A 增加 B减少 C不变 D不定
6．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元高度将（ ）。 C
A 增加 B减少 C不变 D不定
7．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相出口组成将（ ）。 A
A 增加 B减少 C不变 D不定
8．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则液相出口组成将（ ）。 A
A 增加 B减少 C不变 D不定
9．正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以至液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生？ C
（A）出塔液体浓度增加，回收率增加
（B）出塔气体浓度增加，但出塔液体浓度不变
（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
10．最大吸收率与（ ）无关。 D
A 液气比 B液体入塔浓度 C相平衡常数 D吸收塔型式
11．逆流填料吸收塔，当吸收因数A<1且填料为无穷高时，气液两相将在（ ）达到平衡。 B
A 塔顶 B塔底 C塔中部 D塔外部
12．某吸收过程，已知ky= 4´10-1 kmol/m2.s，kx= 8´10-4 kmol/m2.s，由此可知该过程为（ ）。 A
A 液膜控制 B气膜控制 C判断依据不足 D液膜阻力和气膜阻力相差不大
二、填空题
1．物理吸收操作属于（ ）过程。 传质
2．物理吸收操作是一组分通过另一停滞组分的（ ）扩散。 单向
3．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+（ ）1/kx 。m
4．吸收塔底部的排液管成U形，目的是起（ ）作用，以防止（ ）。
液封作用 气体倒灌
5．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（ ）。
达不到要求的吸收分离效果
6．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（ ）。
增大
7．若吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变，则出口气体浓度（ ）。 降低
8．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02 kmol/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。 气相 液相
9．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02 kmol/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)，以气相组成表示的传质总推动力为（ ）大气压。 0.0676 atm
10．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02 kmol/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p1.62c (大气压)，以液相组成表示的传质总推动力为（ ）kmol/m3。 0.0417 kmol/m3
11．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+H/kG，其中l/kL为（ ）。
液膜阻力
12．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+H/kG，当（ ）项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 气膜阻力H/kG
13．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+H/kG，其中H/kG为（ ）。
气膜阻力
14．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL二l/kL+H/kG，当（ ）项可忽略时，表示该吸收过程为气膜控制。 液膜阻力l/kL
15．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（ ）气体。 难溶
16．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值很小，说明该气体为（ ）气体。 易溶
17．低浓度气体吸收中，已知平衡关系y*=2x，kxa=0.2 kmol/m3.s，kya =2´l0-4 kmol/m3.s，则此体系属（ ）控制。 气膜
18．吸收过程的传质速率式：NA=KG （ ） = kY （ ）。 （p-p*） （y-yi）
19．压力（ ），温度（ ），将有利于吸收的进行。 增高 降低
20．通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，填料层高度趋向（ ）。无穷大
21．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、V、P、T等不变，则回收率（ ）。 减小
22．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L增加，其余操作条件不变，则出塔液体浓度（ ）。 降低
23．吸收因数A可表示为（ ）。 L/mV
24．吸收因数A在Y-X图上的几何意义是（ ）。 操作线斜率与平衡线斜率之比
25．脱吸因数S可表示为（ ）。 mV / L
26．脱吸因数S在Y-X图上的几何意义是（ ）。 平衡线斜率与操作线斜率之比
27．在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，气体出口组成将（ ）。 增加
28．在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，液体出口组成将（ ）。 减少
29．在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，溶质解吸率将（ ）。 增加
30．实验室用水逆流吸收空气中的CO2，当水量和空气量一定时，增加CO2量，则入塔气体浓度（ ）。 增加
31．实验室用水逆流吸收空气中的CO2，当水量和空气量一定时，增加CO2量，出塔气体浓度（ ）。 增加
32．实验室用水逆流吸收空气中的CO2，当水量和空气量一定时，增加CO2量，出塔液体浓度（ ）。 增加
33．吸收过程物料衡算时的基本假定是：（1）（ ）；（2）（ ）。
气相中惰性气体不溶于液相 吸收剂不挥发
34．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将
（ ）。 减小
35．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则操作线将（ ） 平衡线。 靠近
36．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则设备费用将
（ ）。 增加
37．对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的HOG将（ ）。
不变
38．对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的NOG将（ ）。
增加
39．提高吸收剂用量对吸收是有利的。当系统为气膜控制时，Kya值将（ ）。
基本不变或不变
40．提高吸收剂用量对吸收是有利的。当系统为液膜控制时，Kya值将（ ）。
变大
41．在吸收过程中，若液气比等于最小液气比时，则塔高为（ ）。 无穷大
42．如果一个低浓度气体吸收塔的气相总传质单元数NOG=1，则此塔的进出口浓度差（Y1-Y2）将等于（ ）。 塔内按气相组成表示的平均推动力
  三 计算
1. 吸收剂用量对气体极限残余浓度的影响
用纯水逆流吸收气体混合物中的SO2(其余组分可视为惰性成分)，混合物中SO2的初
始浓度为5％(体积百分数)，在操作条件下相平衡关系，试分别计算液气比为4与6时气体的极限出口浓度。
解：当填料塔为无限高，气休出口浓度
达极限值，此时操作线与平衡线相交。对于
逆流操作，操作线与平衡线交点位置取决于液
气比与相平衡常数m的相对大小。
当L／G＝4，（L／G＜m＝时，操作线ab与平衡线交于塔底(见附图点b)，由相平衡关系可以计算液体出口的最大浓度为：

由物料衡算关系可求得气体的极限出口浓度
为：

当L／G＝6时(L／G＞m)，操作线a＇b＇与平衡线交于塔顶(见附图中点a’)，由平衡关系可以计算气体极限出口浓度为：

由物料衡算关系可求得液体出口浓度为：

从以上计算结果可知，当L/G＜m时，气体的极限残余浓度随L／G增大而减小；当L/G＞m时，气体的极限浓度只取决于吸收剂初始浓度，而与吸收剂的用量无关。

2. 逆流与并流操作最小吸收剂用量
在总压为3．039×105 Pa绝对)、温度为20℃下用纯水吸收混合气体中的SO2，SO 2的初始浓度为0.05(摩尔分率)，要求在处理后的气体中SO2含量不超过1％(体积百分数)。已
知在常压下20℃时的平衡关系为y＝13．9x，试求逆流与并流操作时的最小液气比(L／G) 各为多少?
解：由常压下20℃时的相平衡关系y＝13．9x，可求得p＝3．039×105Pa、t=20℃时的相平衡常数为：

（1）逆流操作时，气体出口与吸收剂入口皆位于塔顶，故操作线的一个端点(y2,x2)的位置已经确定(附图b中点b)。当吸收剂用量为最小时，操作线将在塔底与平衡线相交于点d，即。于是,由物料衡算式可求得最小液气比为:

附图（a）
附图（b）

(2) 并流操作时，气体与液体进口皆位于塔顶，故操作线一端点(、)的位置已确定（附图b中点c）。当吸收列用量最小时，气液两相同样在塔底达到平衡，操作线与平衡线交于d点，此时。由物料衡算式可得最小液气比为

从以上计算结果可以看出，在同样的操作条件下完成同样的分离任务，逆流操作所需要的最小液气比远小于井流。因此，从平衡观点看，逆流操作优于并流操作。

3. 吸收塔高的计算
某生产过程产生两股含有HCl的混和气体，一股流量＇＝0.015kmo1／s，HCI浓度（摩尔分率），另一股流量＝0．015kmo1／s，HCl浓度 (摩尔分率)。今拟用一个吸收塔回收二股气体中的HCl，总回收率不低于85％，历用吸收剂为20℃纯水，亨利系数E＝2．786×105 Pa，操作压强为常压，试求：
(1) 将两股物料混和后由塔底入塔(附图a中点a )，最小吸收剂用量为多少?若将第
二股气流在适当高度单独加入塔内(附图a中点b)，最小吸收刘用量有何变化？
(2) 若空塔速度取0．5m／s，并已测得在此气速下 kmo1／（s．m2），实际液气比取最小液气比的1．2倍，混合进料所需塔高为多少？

附图（a）
(3) 若塔径与实际液气比与(2)相同，第二股气流在最佳位置进料，所需塔高为多少中间加料位于何处？
解：(1) 在操作条件下，系统的相平衡常数为：

两股气体混和后的浓度为：

气体出口浓度为

两股气体混合后进塔的最小液气比（参见附图b）为：

附图（c）
附图（b）

当两股气体分别进塔时，塔下半部的液气比大于上半部，操作线将首先在中间加料处与平衡线相交(参见附图c)，对中间加料口至塔顶这一段作物料衡算，可求出为达到分离要求所需要的最小液气比为 ”

吸收塔下半部的液气比，对下半部作物料杨算可得液体最大出口浓度为

连接，0）、（，）和（，）三点即得分段进料的操作线。

4. 吸收剂再循环对所需塔高的影响
用纯水吸收空气—氨混合气体中的氨，氨的初始浓度为0.05(摩尔分率)，要求氨回收率不低于95％，塔底得到的氨水浓度不低于0.05。已知在操作条件下气液平衡关系，试计算：

5. 吸收剂用量对传质系数的影响

6. 传质阻力较小侧流体的流量变化对吸收过程的影响

7. 提高回收率的代价