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化工原理习题

下册主观试题

j06c1500111

用纯溶剂S吸收混合气体中溶质A。

操作条件为P=1atm,t=27℃。

已知:

惰性气体的质流量速为5800Kg/(m2.h),惰性气体的分子量为29,气相总传质单元高度HoG=0.5m,塔内各截面上溶液上方溶质A的分压均为零(即相平衡常数m=0)。

试计算:

1.下列三种情况所需填料层高度各为若干m;

(1)A的入塔浓度y1=0.02,

(2)吸收率90%;

(3)A的入塔浓度y1=0.02,(4)吸收率99%;

(5)A的入塔浓度y1=0.04,(6)吸收率90%;

2.填料层的气相体积吸收总系数KGa,Kmol/(m3.s.atm),指出气膜阻力占总阻力的百分数;

3.在操作中发现,由于液体用量偏小,填料没有完全润湿而达不到预期收率,且由于

溶剂回收塔能力所限,不能再加大溶剂供给量,你有什么简单有效措施可保证设计吸收率?

j06c200026

某厂拟安装填料吸收塔,用水回收尾气中的有用组成A。

每小时处理2000M3(标态)含5%(体积百分比)A和空气的尾气。

塔顶送出的尾气含0.263%A(体积百分率),塔底送出的溶液每公斤含61.2克A。

在此操作条件下,平衡关系Y=2.0X。

1每小时能回收多少A;

2若在此操作条件下传质单元高度为0.7m,填料高为多少。

A的分子量为58。

3欲使A的回收量增加2%,填料高应增加多少?

j06c150034

在填料高度为5m的常压填料塔内,用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分,气液逆流接触,液气比为1.5,操作条件下平衡关系Y=1.2X,溶质的回收率为90%,若保持气两相流量不变,欲将回收率提高到95%,问填料层高应增加多少m?

(假设其气相的体积吸收总系数K为定值)

j06b150042

含甲醇15%(质量)的水溶液,其密度为970Kg/m3,试计算该溶液中甲醇的:

(1)摩尔分率;

(2)摩尔比

(3)质量比

(4)质量浓度

(5)摩尔浓度

j06c200058

某厂吸收塔填料层高4m,用水吸收尾气中的公害组分A。

在此情况下,测得的浓度如所示。

已知平衡关系为y=1.5x,求:

(1)气相总传质单元高度;

(2)操作液气比为最小液气比的多少倍;

(3)由于法定排放浓度y2必须≤0.002所以拟将填料层加高;若液气比不变,问填料层应加高多少;

(4)画出加高前后,吸收操作线的示意图。

 

j06b150064

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ye=0.75x,总体积传质系数K=0.055Kmol/m3.s,atm,求液体出口浓度和填料高度。

j06b150078

常压25℃下,气相溶质A的分压为0.054大气压的混合气体分别与1)溶质A浓度0.002mol/l的水溶液;

(1)溶质A浓度为0.001mol/l的水溶液;

(2)溶质A浓度为0.003mol/l的水溶液;

接触,求以上二种情况下,溶质A在二相间的转移方向。

(3)若将总压增至5大气压,气相溶质的分压仍保持原来数值。

与溶质A的浓度为0.003mol//l的水溶液接触,A的传质方向又如何?

注:

工作条件下,体系符合亨利定律。

亨利常数E=0.15×104大气压。

j06c150087

在一逆流操作的填料塔中,用含A组分0.2%的矿物油吸收混合气中的A组分。

已知进混合气中A组分的含量为y1=1.5%(以上均为mol%),操作压力为1atm。

系统平衡关系服从拉乌尔定律。

操作温度下A组分的饱和蒸汽压为380mmHg。

试求:

(1)出口矿物油中A组分的最大浓度。

(2)若A组分的回收率为85%,求最小液气比。

(3)当吸收剂用量为最小用量的3倍时,气相总传质单元高度HoG=1.2m,求填料层高度。

(此时回收率不变)

j06c200096

某逆流操作的吸收塔,用清水洗去气体中的有害组分。

已知该塔填料层总高度为9m,平衡关系:

y=1.4X,现场测得气体进、出口浓度为yb=0.03,ya=0.002,液体出口浓度为xb=0.015(均为摩尔分率)。

试求:

(1)操作液气比L/G及出塔溶液的饱和度φ(实际浓度比饱和浓度);

(2)气相总传质单元高度HoG;

(3)如果限定气体出口浓度ya'=0.0015,为此拟增加填料层高度,在保持液气比不变的条件下应增加多少?

j06b150108

在塔径为1.33m的逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收温度为20℃,压力为1atm的混合气体中的CO22,混合气体处理量为1000m3/h,CO22含量为13%(体积),其余为惰性气体,要求CO22的吸收率为90%,塔底的出口溶液浓度为0.2gCO22/1000gH2O,操作条件下的气液平衡关系为Y=1420X(式中Y、X均为摩尔比),液相体积吸收总系数Kxa10695kmol/m.h,CO2分子量为44,水分子量为18。

试求:

1吸收剂用量(kg/h);2所需填料层高度(m)。

j06b100112

当系统服从亨利定律时,对同一温度和液相浓度,如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压)(A)y增大一倍;(B)p增大一倍;(C)y减小一倍;(D)p减小一倍。

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下图,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;

3理论上塔底可获得的最大浓度。

j06a100134

用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A,在操作条件下,相平衡关系为Y=mX。

试证明:

(L/V)min=mη式中η为溶质A的吸收率。

j06c150142

在吸收过程中,一般按图1设计,有人建议按图2流程设计吸收塔,试写出两种情况下的操作线方程,并画出其操作线并用图示符号说明操作线斜率和塔顶底的操作状态点。

 

j06c150152

下图(a)、(b)为吸收、解吸联合操作的操作线及流程。

操作中,若增加解吸气用量,而其它操作条件均不变,试在原(a)图中绘出新工况下的吸收和解吸操作线。

w06b100162

在解吸塔中,若气、液入口浓度相同,塔又足够高,则当mG/L>1及mG/L<1时,其结果有何不同?

(在Y-X图上加以说明)

w06a100173

在测定用清水吸收空气中氨的体积吸收总系数K的实验中,为什么要测定空气的流量(要求列出公式说明)?

若用转子流量计测量空气流量时,除了读取流量计指示值外,为了得到K,还需要测量那些数据?

为什么?

w06b100182

根据吸收的操作流程图,在y-x图上绘出相应的操作线和平衡线的示意图,并在图中相应标出各塔进出口浓度。

设吸收剂最初不含溶质。

j06b100194

按图示流程画出平衡线与操作线示意图:

1.

(1)低浓度气体吸收2.

(1)低浓度气体吸收

(2)部分吸收剂循环

(2)气相串联

(3)L=V(3)液相并联L=V

j06b150207

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3.6m3/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:

A塔底、塔顶及全塔的吸收推动力(气相);

B气相总传质单元数;

C总填料层高。

j06d200218

某填料吸收塔用清水逆流吸收丙酮、空气混合气中的丙酮。

原工况下,进塔气体中含j丙酮1.5%(摩尔百分率,下同),操作液气比为最小液气比的1.5倍,丙酮回收率可99%现气体入塔浓度降为1.0%,进塔气量提高20%,吸收剂用量,入塔浓度,温度等操作条件均不变。

已知操作条件下平衡关系满足亨利定律,总传质系数K,a∝G0.8

试求:

(1)新工况下丙酮回收率;

(2)若仍将回收率维持在99%,则新工况下所需填料层高度为原工况的多少倍?

j06b100224

用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液(服从亨利定律),操作压力为850[mmHg]相平衡常数m=0.25,已知其气膜吸收分系数KG=1.25[Kmol/m2.h.atm],液膜吸收分系数KL=0.85[m/h],试分析该气体被水吸收时,是属于气膜控制过程还是液膜控制过程?

j06d200239

某混合气体以5000m3/h(标准状况下)进入逆流吸收塔,入口气体浓度Y1=0.013摩尔比,以下同),要求的吸收率为η=0.99,吸收剂用量为最小吸收剂用量的1.5倍,溶剂进口浓度X2=0。

已知操作条件下的平衡关系为Y=1.2X,Kya=200kmol/m3.h,塔截面积为=1.4m2,且Kya∝U0.7(此处U为空塔气速)。

①求传质单元数NoG,传质单元高度HoG和填料层高度Z;

②若将该塔的进塔气体增至5500m3/h(标准状况下),要求吸收率不变,在其他条件不变情况下,问吸收剂用量需要增加多少?

(设气液量增加后,塔仍能正常操作)。

j06d2002410

一填料吸收塔,填料层高度为3米,操作压强为1atm,温度为20℃。

用清水吸收空气-氨混合气中的氨,混合气体的质量速度为580kg/m2.h,其中含氨6%(体积%),要求吸收率为99%,水的质量速度为770kg/m2.h。

已知该塔在等温下逆流操作,操作条件下的平衡关系为ye=0.755x。

试求:

(1)出口氨水浓度;

(2)以气相组成表示的平均推动力;

(3)气相总传质单元高度HoG;

(4)如果KGa与气体质量速度的0.8次方成正比,试估算:

当操作压强增大一倍,气体质量速度也增大一倍时,为保持原来的吸收率,在塔径和水的质量速度不变的情况下,填料层高度为多少?

j06c150257

在逆流操作的吸收塔内,用清水吸收氨-空气混合气中的氨,混合气进塔时氨的浓度y1=0.01(摩尔分率),吸收率90%,操作压力为760[mmHg],溶液为稀溶液,系统平衡关系服从拉乌尔定律,操作温度下,氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为684[mmHg]。

试求:

(1)溶液最大出口浓度;

(2)最小单位吸收剂用量;

(3)当吸收剂用量为最小用量的2倍时,传质单元数为多少?

(4)传质单元高度为0.5m时,填料层高为多少米?

j06d200267

在填料层高度为3m的常压逆流操作的吸收塔内,用清水吸收空气中的氨,混合气含氨5%(体积,以下同),塔顶尾气含氨0.5%,吸收因数为1,已知在该塔操作条件下氨-水系统平衡关系可用y*=mx表示(m为常数),且测得与含氨1.77%的混合气充分接触后的水中,氨的浓度为18.89g/1000g(水)。

试求:

1吸收液的出口浓度;

2该填料塔的气相总传质单元高度,m;

3等板高度,m。

j06b150276

在逆流操作的填料塔内用清水吸收空气--氨混合气体中的氨。

操作压力P为1atm(绝对),温度为20℃;混合气的处理量为0.04Kmol/m2.S,氨含量4.2%(体积%)。

当用水量为3000Kg/m2.h时,若出塔水溶液的氨浓度为平衡浓度的70%,求吸收率和填料层高度。

操作条件下氨在水中的溶解度曲线如附图;总体积传质系数Kya=0.03Kmol/m3.S.Δy。

 

j06c150284

气体混合物中含丙酮3%(体积百分率)。

要在逆流填料吸收塔内用水吸收丙酮的98%,若平衡关系为ye=1.05x,试求:

(1)用含0.01%(摩尔百分率)丙酮的水作吸收剂,且液气比为2,则所需的传质单元数应为多少?

(2)若气液两相进料组成不变,液气比变为1.04,当填料层无限高时,丙酮的极限回收率为多少?

j06c150297

设计一填料塔,在常温常压下用清水吸收空气-丙酮混合气体中的丙酮,混合气入塔流为80Kmol/h,含两酮5%(体积%),要求吸收率达到95%。

已知塔径0.8m,操作条件下的平衡关系可以y=2.0x表示,气相体积总传质系数Kya=150099Kmol/m3.h。

而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和浓度为70%,试求:

1所需水量为多少[m3/h];

2所需填料层高度,m;

3用水量是最小用水量的多少倍。

j06c200309

某生产过程产生的两股混合气体,一股流量G1'=0.015Kmol/s,溶质浓度

yb1=0.1,另一股流量G2'=0.015Kmol/s,溶质浓度yb2=0.04,今用一个吸收塔回收二股气体中的溶质,总回收率不低于85%,所用的吸收剂为20℃纯水,在常压、20℃下操作,此时亨利系数为E=2090mmHg,求

1.将两股物料混合后由塔底入塔,最小吸收剂用量为多少?

2.若空塔气速为0.5m/s,并已测得此气速下Kya=8×10-3Kmol/s.m3,实际液气比取最小液气比的1.2倍,求混合进料所需塔高为多少?

3.定性分析:

若将第二股气流在适当位置单角加入,最小吸收剂用量如何变化?

若实际液气比与2.相同,则塔高将如何变化?

进料位置应在何处为最好?

j06b150319

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%(以摩尔比表示),吸收塔为常压操作,温度为25℃,入塔混合气体为每小时940[标准m3],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,已知该系统的平衡关系Y=0.14X(其中Y、X为摩尔比),已知气相体积传质系数Kya=0.035[Kmol/m3.S],纯煤油的平均分子量Ms=170,塔径D=0.6[m]。

试求:

(1)吸收剂的耗用量为多少[Kg/h]?

(2)溶液出塔浓度X1为多少?

(3)填料层高度Z为多少[m]?

j06c2003211

用填料塔从一混合气体中吸收所含苯。

进塔混合气体含苯5%(体积百分数),其余j为惰性气体。

回收率为95%。

吸收塔操作压强为780mmHg,温度为25℃,进入填料塔的混合气体为1000m3/h。

吸收剂为不含苯的煤油。

煤油的耗用量为最小用量的1.5倍。

气液逆流流动。

已知该系统的平衡关系为Y=0.14X(式中Y、X均为摩尔比)。

已知气相体积总传质系数Kya=125Kmol/m3.h。

煤油的平均分子量为170Kg/Kmol。

塔径为0.6m。

试求

1煤油的耗用量为多少Kg/h?

2煤油出塔浓度X1为多少

3填料层高度为多少m?

4吸收塔每小时回收多少Kg苯?

5欲提高回收率可采用哪些措施?

并说明理由。

j06c150336

某厂吸收塔的填料层高8m,用水洗去尾气中的公害组分,在此情况下气液相各组成的摩尔分率如图(I)所示。

已知在操作范围平衡关系为y=1.5x。

现由于法定的排放气浓度规定出塔气体组成必须低于0.002(摩尔分率),为此,试计算:

1.若再加一个塔径和填料与原塔相同的第二塔(Ⅱ),构成气相串联的二塔操作。

塔(Ⅱ)的水量与塔(I)相同,则塔(Ⅱ)的填料层高度至少应多高?

2.若将原塔加高,则其填料层总高度至少应多高?

才能使出口气体达到排放要求?

j06c150346

在一逆流操作的填料塔中,用纯矿物油吸收混合气体中的溶质,进口混合气中溶质含量为1.5%(体积%),吸收率为85%,操作条件下的平衡关系y=0.5x。

试求:

1出口矿物油中溶质的最大浓度

2最小液气比;

3取吸收剂用量为最小用量的3倍时,传质单元数;

4气相总传质单元高度为1m时,填料层高。

j06b150357

用一逆流操作的解吸塔,处理含CO2的水溶液,处理量为40吨/时,使水中的CO2含量由8×10-5降至2×10-6(均为摩尔比),塔内水的喷淋密度为8000Kg/m2.h,进塔空气中含CO2量为0.1%(体积百分率),空气用量为最小空气用量的20倍,塔内操作温度为25℃,压力为100KN/m2,该操作条件下的亨利系数E=1.6×10KN/m2,体积吸收系数Kxa=800Kmol/m3.h。

试求:

(1)空气用量为若干m3/h(以25℃计)

(2)填料层高度。

j06c200366

已知:

吸收塔G=0.5Kmol/s,y1=0.05,y2=0.005(摩尔分率),塔径为0.8m,Kya=0.85Kmol/m3.s,x2=0,采用液气比L/G=(L/G)min,平衡关系y=1.5x。

试求:

(1)出塔液体组成x1;

(2)填料层高度H;

(3)若填料层高度增加2米,则回收率为多少?

j06b100373

组分A通过厚度为δ的气膜扩散到催化剂表面时,立即发生化学反应A→2B,生成物B离开表面向气相扩散(如图所示),设A在膜厚δ处的摩尔分率为yA,δ,试导出稳态扩散条件下,组分A的传质通量NA的计算式。

j06b100384

在总压P=500KN/m2、温度t=27℃下使含CO223.0%(体积%)的气体与含CO2370g/m3的水相接触,试判断是发生吸收还是解吸?

并计算以CO2的分压差表示的传质总推动力。

已知:

在操作条件下,亨利系数E=1.73×105KN/m2。

水溶液的密度可取1000Kg/m3,CO2的分子量44。

j06d2003912

在2atm(绝压)下逆流操作的填料吸收塔,已知入口惰性气体流量为100Kmol/h,y1=0.05,回收率90%,进入系统的纯溶剂量规定为60Kmol/h,x2=0.01,操作条件下的气液平衡关系为y=0.08x,溶液密度取1000Kg/m,溶剂及溶液分子量均取为40Kg/Kmol。

(1)请在Y-X图上标出过程操作线与平衡线,指出进出塔状态点位置,并计算总传质单元数(气相)。

(2)若已知:

kG=0.03Kmol/(m.sKN/m2)kL=6m/s,求ky,并判断本系统属于什么控制系统?

(3)若改按下列流程设计,系统回收率不变,塔底溶液部分循环,循环量为3.25Kmol/h(溶液)进入系统的吸收剂不变,请在同一图上画出此时的操作线和进出塔截面的状态点位置(注明数值)

(4)试定性判断这两种操作流程下其气相总传质单元数有何不同?

 

j06c150407

在逆流操作的填料塔内,用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分A,已知:

吸收剂用量为最小用量的1.5倍,气相总传质单元高度HoG=1.11m,操作条件下的气液平衡关系为ye=mx(气液组成均以摩尔比表示),要求A组分的回收率为90%,试求所需填料层高度。

在上面填料塔内若将混合气的流率增加10%,而其它条件不变(气相入塔组成、吸收剂用量、操作温度和压强均不变),试定性判断尾气中A的含量及吸收液的组成将如何变化?

已知Kya∝(V/Ω)。

j06b150416

在常压逆流操作的填料塔内,用纯溶剂S吸收混合气体中的可溶组分A。

入塔气体中的摩尔分率y1=0.03,要求其收率ψA=95%。

已知操作条件下mV/L=0.8(m可取作常数),平衡关系为Y=mX,与入塔气体成平衡的液相浓度x1*=0.03。

试计算:

1操作液气比为最小液气比的倍数;

2吸收液的浓度x;

3完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N。

j06d200429

有一座用油吸收煤气中苯蒸汽的吸收塔,已知煤气流量为2240(标准m3/h),入塔气体中含苯4%,出塔气体含苯0.8%(均为体积分率),进塔油中不含苯,取液体用量L=1.4Lmin,已知气液平衡关系为Ye=0.126X。

求:

1吸收率η;

2求Lmin及L(Kmol/h);

3求液体出塔组成X(↘mol苯/Kmol油);

4求吸收的对数平均推动力ΔYm;

5为增大液体喷淋量,采用部分循环流程,在保证原吸收率情况下,最大循环量L'为

多少(Kmol/h)?

并示意画出带部分循环和不带循环的两种情况下的操作线。

 

j06b150434

常压下,用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯,吸收率为99%。

混合气量为53Kmol/h。

入塔气中含苯2%(体积),入塔煤油中含苯0.02%(摩尔分率)。

溶剂用量为最小用量的1.5倍。

在操作温度50℃下,相平衡关系为y*=0.36x,总传质系数Kya=0.015Kmol/m2.s。

塔径为1.1米。

试求所需填料层高度。

w06d100445

(1)设计时对吸收流程1绘出操作线与平衡线示意图,并在图上标出x1,y1,x2,y2,x3,y3,X4,y4的位置,操作条件下的平衡关系为y*=0.5x,L=V(L,V分别为液气流量)。

(2)设计时将流程2改为流程3(溶剂部分循环,现设x,y不变),示意画出平衡线、操作线,并标出x1,x2,x2',y1,y2的位置。

(平衡关系,L,V均同题

(1))。

j06d200459

一吸收塔,塔截面积为1m,用来吸收煤气中的HS,煤气量为5000(标准)m3/h,含HS为3%(摩尔)。

用三羟基乙胺的水溶液进行逆流操作吸收,进塔的吸收剂中不含H2S。

要求吸收率为90%。

吸收塔在1大气压和27℃下操作,此时平衡关系为y=2x。

在此条件下传质系数可用下列经验公式求取:

KGa=1.5G0.65L0.4[Kmol/m3.h.atm],式中G的单位为[Kmol/h.m]。

L的单位为[Kmol/h.m3]。

求:

1.当实际液气比为最小液气比的1.2倍时,所需填料高度为多少?

2.当吸收剂用量减小为原吸收剂用量的95%时,吸收率为多少?

(此时填料层高度同上)

j06b150465

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吸收系数。

j06c200477

在填料塔中用纯吸收剂逆流吸收某气体混合物中的可溶组分A,已知气体混合物中溶质A的初始组成为0.05,通过吸收后气体出口组成为0.02,吸收后溶液出口组成为0.098(均为摩尔分率),操作条件下气液平衡关系为y=0.5x,并已知此吸收过程为气相阻力控制。

求:

(1)气相总传质单元数NoG;

(2)当液体流量增加一倍时,在气量和气液进口组成不变情况下,溶质A的被吸收量变为原来的多少倍?

j06b150486

用清水吸收氨-空气混合气中的氨。

混合气进塔时氨的浓度y1=0.01(摩尔比),吸收率90%,气-液平衡关系y=0.9x。

试求:

(1)溶液最大出口浓度;

(2)最小液气比;

(3)取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时,传质单元数为多少?

(4)传质单元高度为0.5m时,填料层高为几米?

w06a050

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