化工原理习题第四部分吸收答案.docx

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化工原理习题第四部分吸收答案

第四部分气体吸收

一、填空题

1．物理吸收操作属于传质过程。

理吸收操作是一组分通过另一停滞组分的扩散。

2．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。

3．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。

4．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。

5．含SO2为10%（体积）的气体混合物与浓度c为0.02kmol/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将从气相向液相转移。

6．含SO2为10%（体积）的气体混合物与浓度c为0.02kmol/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0.0676atm大气压。

7．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。

8．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+H/kG，项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。

9．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，说明该气体为难溶气体。

10．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，说明该气体为易溶气体。

11．低浓度气体吸收中，已知平衡关系y*=2x，kxa=0.2kmol/m3.s，kya=2l0-4kmol/m3.s，则此体系属12．压力，温度，将有利于吸收的进行。

13．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

14．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。

15．吸收因数A在Y-X图上的几何意义是比。

16．脱吸因数S可表示为mV/L，吸收因数A可表示为。

17．脱吸因数S在Y-X图上的几何意义是

18．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。

19．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。

20．吸收过程物料衡算时的基本假定是：

（1）

（2）吸收剂不挥发。

21．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。

22．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

将靠近平衡线。

23．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。

24．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。

25．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。

26．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。

27.气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是，

而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。

28.单向扩散中飘流因A1。

漂流因数可表示为流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。

29.一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在精馏单元操作中，而A组份通过

B组份的单相扩散体现在

30.板式塔的类型有；板式塔从总

体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。

BM，它反映由于总体

30.分子扩散中菲克定律的表达式为⎽⎽⎽⎽⎽JA=-DABdCA，气相中的分子扩dz

散系数D随温度升高而⎽⎽⎽增大⎽⎽⎽（增大、减小），随压力增加而⎽⎽⎽减小⎽⎽⎽（增大、减小）。

31.易溶气体溶液上方的分压，难溶气体溶液上方的分压大，只要组份在气相中的分压大于液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。

32.根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将___增大___。

33.吸收的逆过程称为。

34.对于低浓度气体吸收，其气、液相平衡关系服。

35根据气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的不同，从而使气体混合物得以分离的操作称为吸收。

36、当物系一定时，亨利系数E随系统的温度而变化，通常温度升高，E值。

37平衡线，则各截面上吸收推动力增大。

38.在低浓度的难容气体的逆流吸收塔中，若其他条件不变而入塔液体量增加，则此塔的液相传质单元数NOL将减小，而气相总传质单元数NOG将不变，气体出口浓度ya将降低。

39.在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中的溶质组分，其液气比L/G为2.7，平衡关系为Y=1.5X，若溶质的吸收率为90%，则操作液气比与最小液气比之比值为2。

40.含低浓度的难容气体的混合气体，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于液相中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数Kya值将增大；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将减小；溶质A的吸收率将增大；若系统的总压强升高，则亨利系数将不变，相平衡常数将减小。

41.若某气体在水中的恒里面系数E值很大，说明该气体为。

气体，该吸收过程为液膜控制过程。

42.用逆流操作的吸收塔处理低浓度易溶溶质的气体混合物，其他条件均不变，而入口气体浓度增加，则此塔的液相总传质单元数不变，出口气体组成增加，出口液相组成增加。

43.在吸收操作过程中，保持气液相流量、气相进口组成不变，若液相进口浓度降低，则塔内平均传质推动力将增大，气相出口浓度将减小。

44.对填料塔期末控制的逆流吸收过程，若其他操作条件不变，将气液流量同比例减小，则气体出塔组成y2将减小，液体出塔组成X1将增大。

二、选择题

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ϕ的变化为：

（C）。

Ay2上升，ϕ下降By2下降，ϕ上升

C）y2上升，ϕ不变D）y2上升，ϕ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（D）无关。

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A1且填料为无穷高时，气液两相将在（B）达到平衡。

A塔顶B塔底C塔中部D塔外部

12．某吸收过程，已知ky=410-1kmol/m2.s，kx=810-4kmol/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

12.在吸收操作中，若C*-C≈Ci-C，则该过程为

A.液膜控制B.气模控制C.双膜控制D.不能确定

13.在吸收操作中，已液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为

。

A.X*-XB.X-X*C.Xi-XD.X-Xi

14.、某吸收过程中溶质与吸收剂之间有明显的化学反应，称之为（C）。

A：

物理吸收B：

单组分吸收C：

化学吸收D：

非等温吸收2、

15.为使脱吸操作易于进行，通常可采用（A）

A：

升温，减压B：

升温，加压C：

降温，减压D：

降温，加压

16、在下列吸收操作中，属于气膜控制的是（C）

A：

用水吸收CO2B：

用水吸收H2C：

用水吸收氨气D：

用水吸收O2

17、吸收是分离（B）的单元操作。

A：

液体混合物B：

气体混合物C：

悬浮液D：

含尘气体

18、吸收的逆过程称为（B）

A：

蒸馏B：

解吸C：

萃取D：

过滤

19、气体在同一种溶质中的溶解度随温度的升高而（B）

A：

增大B：

减小C：

不变D：

无关

20、吸收操作过程气、液相平衡关系符合（C）

A：

拉乌尔定律B：

费克定律C：

亨利定律D：

傅立叶定律

21、下述说法中正确的是（D）

A：

用水吸收氨属于难溶气体的吸收，为液膜阻力控制

B：

常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制

C：

用水吸收氧属于难溶吸收，为气膜阻力控制

D：

用水吸收二氧化硫为具有中等溶解度的气体吸收，气膜阻力和液膜阻力都不可

忽略

22、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气

体浓度y1=0.06，要求出塔气体浓度y2=0.008,则最小液气比为（A）.

A：

1.733B：

2.733C：

1D：

无法确定

23、在吸收传质过程中，它的方向和限度取决于吸收质在气液两相的平衡关系，

若要进行吸收操作，则应控制（A）

A：

pA>pA*B：

pA=pA*C：

pA

pA≤pA*

24、吸收速率方程中，吸收系数为KY时，其对应的传质推动力为（A）

A：

Y-Y*B：

y-y*C：

p-p*D：

C-C*

25、常压下用水逆流吸收空气中的CO2，若增加水的用量，则出口气体中CO2的

浓度将（B）

A：

增大B：

减小C：

不变D：

不能确定

26、吸收过程相际传质的极限是（D）

A：

相互接触的两相之间浓度相等。

B：

相互接触的两相之间压强相等。

C：

相互接触的两相之间温度相等。

D：

相互接触的两相之间达到相平衡的状态。

27、难溶气体的传质阻力主要集中在（B）。

A：

气膜一侧B：

液膜一侧C：

相界面上D：

液相主体中

28、在吸收操作中，吸收的推动力是（B）

A：

温度差B：

浓度差C：

气液相平衡关系D：

压力差

29、某低浓度逆流吸收塔在正常操作一段时间后，发现气体出口含量y2增大，原

因可能是C。

A.气体进口含量y1下降B.吸收剂温度降低

C.入塔的吸收剂量减少D.前述三个原因都有/

30、根据双模理论，在气液接触的相界面处。

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大小不定

31、根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总

传质系数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

32、单向扩散中飘流因子

A>1B<1C=1D不一定

33、已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、

E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则At1t2Ct1>t2Dt3

34、逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在

A塔顶B塔底C塔中部D不确定

35、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的HOG将⎽⎽⎽C⎽⎽⎽，

NOG将⎽⎽A⎽⎽⎽⎽。

A增大B减小C不变D不能判断

36、吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力A，传质单元数B，传质单元高度C，所需填料层高度

。

A增大B减小C不变D不能判断

37、料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数NOGA增加B减少C不变D不确定

三、判断题

1、吸收操作线方程的斜率是L/V。

（√）

2、脱吸因数S的表达式为L/mV。

（×）

3、用水吸收H2属于液膜吸收。

（√）

4、吸收过程中，当吸收操作线与平衡线相切或相交时，吸收剂用量最少，吸收推动力最大。

（×）

5、高温有利于吸收操作。

（×）

6、高压有利于解吸操作。

（×）

7、亨利定律中亨利系数E与m间的关系是Em

。

（√）

8、费克定律描述的是分子扩散速率基本规律。

（√）

9、等分子反扣扩散适合于描述吸收过程中的传质速率关系。

（×）

10、当填料层高度等级于传质单元高度HOG时，则该段填料层的传质单元数NOG＝1。

（√）

11、在液相中，若温度提高1倍，粘度不变，则扩散系数D增大1倍。

（√）

12、当气体处理量及初、终浓度已被确定，若减少吸收剂用量，操作线斜率不变。

（×）

13、漂流因数反映分子扩散对传质速率的影响。

（×）

14、对流扩散就是涡流扩散。

（×）

15、计算填料吸收塔时，其NOG的含意是传质单元高度。

（×）

16、工业上的吸收是在吸收塔中进行的,逆流操作有利于吸收完全并可获得较大的传质推动力。

（√）

17、吸收操作时，在Y-X图上吸收操作线的位置总是位于平衡线的上方。

（√）

18、对于逆流操作的填料吸收塔，当气速一定时，增大吸收剂的用量，则出塔溶液浓度降低，吸收推动力增大。

（√）

19、溶解度系数H值很大，为易溶气体。

（√）

四、简答题

1、吸收传质中双膜理论的基本论点有哪些？

答：

双膜理论的基本论点为：

①吸收时，在气、液相间有一一固定的界面，界面两侧分别存在着气膜和液膜，两膜内均呈滞流流动。

吸收过程中溶质以稳定的分子扩散的方式从气相主体连续通过此两层停滞膜而进入液相主体。

②在相界面上两相互成平衡状态，不存在吸收阻力。

③吸收阻力集中在两层膜内，两膜以外为气相主体和液相主体，处于充分湍动，各点浓度均一，不存在浓度差。

2、吸收速率方程有哪些表达方式？

（以总吸收系数表示）

答：

吸收速率方程的表达式有：

NA＝KY（Y-Y＊）＝Ky（y-y*）＝KX（X＊-X）＝Kχ（χ＊-χ）＝KG（p-p＊）＝KL（C＊-C）

3、请写出亨利定律的几种表达形式，并说明它们的适用场合。

答：

亨利定律的表达式为：

p*

A=Ex=c、y=mxH

它们适用于低浓度气体吸收，稀溶液的情况。

4、提高吸收速率应采取哪些措施？

答：

（1）增大湍动程度

（2）增大气液接触，从而增大传质系数（3）增大液气比，使传质推动力增大。

5、填料吸收塔由哪几部分构成？

答：

填料吸收塔由塔体、填料、液体喷淋装置、液体再分布器、气、液进出口装置构成。

6、列出你所知道的填料种类。

答：

拉西环、鲍尔环、阶梯环、θ网环、弧鞍形、矩鞍形、波纹填料、θ环、鞍形网等

7、什么叫液泛现象？

答：

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，塔内液体迅

速积累而达到泛滥，液体被气流带出塔顶，吸收操作完全被破坏，此现象即为液泛现象。

8、请说明填料吸收塔中设置液体再分布器的作用。

答：

填料吸收塔中每隔一定距离设置液再分布器是为了避免在填料层中液体发生偏流现象而使液体分布不均匀，从而影响吸收效果的一种措施。

9、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：

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。

10、物理吸收与化学吸收的主要区别在哪里?

答：

物理吸收，主要是物理溶解过程，是可逆过程，热效应较小，吸收效率也低。

化学吸收，是化学反应过程，混合气中某组分与溶剂或溶液中其他物质发生反应，一般为不可逆过程，热效应也大，吸收效率高。

11、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。

12、何谓气膜控制吸收?

如何提高吸收总系数？

答：

当溶质气体A为易溶气体时，ｍ值较小，1/K＝1/k＋m/k，1/K≈1/k，此时为气膜控制吸收。

因为K≈k，所以关键是提高气相传质分系数ｋ。

增大湍动程度，提高气液接触面积，可提高k。

13、何谓液膜控制吸收?

如何提高吸收总系数?

答：

当气体为难溶气体时，m值较大，1/K＝1/k＋1/k，1/K≈1/k，此时为液膜控制吸收。

因为K≈k，所以关键是提高液相传质分系数k。

降低液膜厚度是提高k的有效方法。

14、试说明填料吸收塔由哪几个主要部分组成？

并指出气、液的流向。

答：

组成：

由塔体、填料、液体喷淋装置、填料的支承栅板和气液进出口装置

流向：

混合气由塔底进入与塔顶喷淋而下的吸收剂逆流接触，后分别排出塔外。

15、欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？

答：

（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。

五、计算题

1某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。

混合气流速为V=16kol/（h⋅m2），操作压力P=101.3kPa。

已知容积传质系数kya=64.6kmol/（h⋅m3），kLa=16.6kmol/（h⋅m3），相平衡关系为pA=4.62cA（式中气相分压pA的单位是kPa，平衡浓度单位是kmol/m3）。

求：

容积总传质系数Kya及传质单元高度HOG；解：

由亨利定律

P=Ex=Hc=HcM⋅xy=mx

∴m=HcM/P=4.62cM=0.0456cM101.3

kxa=kLacM=16.6cMkmol/h⋅m3

∴0.0456cMm==2.75⨯10-3h⋅m3/kmolkxa16.6cM

11m1+2.75⨯10-3=0.0182h⋅m3/kmol=+=Kyakyakxa64.6

∴Kya=54.9kmol/h⋅m3

HOG=V16==0.291（m）Kya54.9

（1）液相阻力占总阻力的百分数为：

m/kxa2.75⨯10-3

==0.151=15.1%1/Kya0.0182

2、低含量气体逆流吸收，试证：

NOG=∆y1ln1mV∆y21-L式中∆y1=y1-y1e为塔底的吸收推动力；∆y2=y2-y2e为塔顶的吸收推动力。

证明：

由物料衡算得：

x=x2+V（y-y2）L

低浓度吸收ye=mx

ye=mx2+mV（y-y2）L

y1dy=y-ye⎰y2NOG=⎰

=⎰y1y1y21dymVy-mx2-（y-y2）Ldy

y2mVmV（1-）y+（y2-mx2）LL

mVmV（1-）y1+y2-mx21=lnmVy2-mx21-L

L（x1-x2）=V（y1-y2）∴mVmVy1-y2+mx2=mx1LL

得NOG=y-mx1∆y11ln1=ln1mVmVy2-mx2∆y21-1-LL

3、某填料吸收塔用含溶质x2=0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比L/V=3，气体入口质量分数y1=0.01回收率可达η=0.90。

已知物系的

平衡关系为y=2x。

'=0.00035，试求：

今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至x2

（1）可溶组分的回收率η'下降至多少？

'升高至多少？

（2）液相出塔摩尔分数x1

解：

（1）y2=y1（1-η）=0.01⨯（1-0.9）=0.001

1m2===0.667AL/V3

NOG=1

1-1

Aln[1（-1y1-mx11）+]Ay2-mx2A

=10.01-0.0002⨯2ln[（1-0.667）+0.667]=5.381-0.6670.001-0.0002⨯2

当x2上升时，由于H不变，HOG不变

∴NOG=H/HOG也不变，即

5.38=10.01-0.00035⨯2ln[（1-0.667）+0.667]'-0.00035⨯21-0.667y2

'=0.0013y2

η'='0.01-0.0013y1-y2==0.87y10.01

（3）物料衡算

'）=L（x1'-x2'）V（y1-y2

V'）+x2'（y1-y2L

1=⨯（0.01-0.0013）+0.00035=0.003253'=∴x1

4、有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。

填料塔直径为0.8m，填料层体积为3m3，平衡关系为Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。

问

（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用？

（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%，该塔能否使用？

（注：

在此条件下不会发生液泛）

0.050.0004=0.05263=0.0004Y2=1-0.051-0.0004

200273⨯⨯（1-0.05）=7.69kmo/lh惰性气体流量V=22.4301解：

（1）Y1=

X1*=Y10.05263==0.0376X1=0.80X1*=0.0301m1.4

L=V（Y1-Y2）7.69⨯（0.05263-0.0004）==13.34kmo/hlX1-X20.0301-0

∆Y1'=Y1-mX1=0.05266-31.4⨯0.030=10.0104

∆Y2'=Y2=0.0004

'=∆Ym∆Y1'-∆Y2'=0.00308∆Y1ln∆Y2'

Z'=V（Y1-Y2）7.69⨯（0.05263-0.0004）==6.74m'38.5⨯0.785⨯0.82⨯0.00308KYaΩ∆Ym

3=6m20.785⨯0.8该塔现有填料层高度Z=

因为Z'〉Z所以该塔不适合。

（2）吸收剂用量增大10%时

L''=1.1⨯13.34=14.67kmo/lh

L''=V（