第九章吸收自测题-答案

第二章吸收一.填空题1、压力__________，温度__________，将有利于吸收的进行。增加，下降2、对于接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，在吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数__________，传质推动力__________。减小，增大3、生产上常见的解吸方法有___________、____________、__________。升温，减压，吹气4、吸收操作的原理是__________________。混合气体中各组分在溶剂中溶解度的差异5、增加吸收剂用量，操作线的斜率___________，吸收推动力___________。增大，增大6、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在______一侧，而_______一侧阻力可忽略；如果说吸收质气体是属于难溶气体，则此吸收过程是________控制。气膜，液膜，液膜7、某逆流填料吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中的易溶组分，已知入塔yb=8%(摩尔比)，平衡关系y=2x。现设填料层无穷高，若液气比(摩尔数之比)为2.5时，吸收率=____________%。(2)若液气比为1.5时，吸收率=_____________%。100%75%8、在设计吸收塔时，增加吸收剂用量，将使操作线的斜率__________和吸收过程的推动力(Δym)________。变大，变大9、已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.00625atm、E2=0.0011atm、E3=0.0035atm，则三者温度的关系为___________。t1t3t210、实验室用水吸收空气中的CO2，基本属于_________控制，气膜阻力______液膜阻力。液膜控制、小于11、浓度高，漂流因子（），主体流动的影响大。低浓度时，漂流因子近似等于1，主体流动的影响小。大，大12、（）和（）有利于吸收操作过程；而（）和（）则有利于解吸操作过程。加压，降温，减压，升温13、操作点P离平衡线越近，则总推动力就（越小）。14、操作线斜率越小，越靠近平衡线，传质推动力（越小），对传质越（不利）。二、单项选择题（每空2分，共30分）1对常压操作的低浓度吸收系统，当系统总压在较小范围内增加时，亨利系数E将(C)，相平衡常数将(B)，亨利系数H将(C)。A.增加B.降低C.不变D.不确定2在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成X2增大，其他条件不变，则气相总传质单元高度将(C)。A.增加B.降低C.不变D.不确定3、在气体混合物与某液体系统的y-x图中，操作线在平衡线下方，说明该过程为（B）A.吸收B.解吸C.平衡D.不能估计4、下列说法错误的是（A.C）。A.溶解度系数H值很大，为难溶气体B.亨利系数E值很大，为难溶气体C.亨利系数E值很大，为易溶气体D.平衡常数m值很大，为难溶气体5、低浓度逆流吸收操作中，若其它操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相总传质单元高度将（A）；气相总传质单元数将（B）A.增加B.减少C.不变D.不确定6、逆流操作的填料吸收塔，当吸收因数A＜1且填料为无穷高时，气液两相将在（B）达到平衡。A．塔顶B．塔底、C．塔中部7．通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时（D）A．回收率趋向最高C．操作最为经济B．吸收推动力趋向最大D．填料层高度趋向无穷大8．吸收塔设计中，最大吸收率ηmax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9．在吸收操作中，以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为___A__。A.xe-x；B.x-xe；C.xi-x；D.x–xi10．操作中的吸收塔，当其它操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将（A）；又当用清水作吸收剂时，当其它操作条件不变，仅降低入塔气体浓度则吸收率将（C）A、增大；B、降低；C、不变；D、不确定11、对常压操作的低浓度吸收系统，当系统温度升高时，亨利系数E将（A）,平衡常数m将（A），溶解度系数H将（B）。A.增加B.降低C.不变D.不确定12、据双膜模型的基本假设，固定相界面两侧的扩散阻力集中在两层虚拟的静止膜层之内，但对于易溶气体的吸收，则为(A)。A.气膜阻力远大于液膜阻力，属于气膜控制过程B.气膜阻力远大于液膜阻力，属于液膜控制过程C.气膜阻力远小于液膜阻力，属于气膜控制过程D.气膜阻力远小于液膜阻力，属于液膜控制过程13、关于双膜模型的描述，错误的是(D)。A.气液两相接触时，有稳定相界面，且界面处气液两相达平衡B.相界面两侧各有一停滞膜，膜内传质方式为分子扩散C.传质阻力全部集中在停滞膜内，膜外传质阻力为零D.相界面处有阻力存在，计算中不可忽略14、对于溶质浓度较大的稀溶液（仍为低浓度吸收），单方向扩散速率和等分子反向扩散速率的大小关系是(A)。A.单方向扩散速率大于或等于等分子反向扩散速率B.单方向扩散速率小于等分子反向扩散速率C.单方向扩散速率等于二分之一等分子反向扩散速率D.单方向扩散速率等于三分之一等分子反向扩散速率三．简答题1．简述吸收剂的选取标准。答：对溶质组分有较大的溶解度；溶质组分有良好的选择性；不易挥发；黏度低；无毒、无腐蚀性、不易燃烧、不发泡、价廉易得，并具有化学稳定性等要求。2.实际操作时的液气比可否小于或等于最小液气比？此时吸收塔是否能操作？将会发生什么现象？可以，能，但达不到指定的吸收要求四、计算题1、在总压101.3kPa，温度30℃的条件下，SO2摩尔分率为0.3的混合气体与SO2摩尔分率为0.01的水溶液相接触，试问：（1）从液相分析SO2的传质方向；（2）从气相分析，其它条件不变，温度降到0℃时SO2的传质方向；（3）其它条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa时SO2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。（15分）已知总压101.3kPa，温度30℃条件下SO2在水中的亨利系数E=4850kPa；总压101.3kPa，温度0℃的条件下，SO2在水中的亨利系数E=1670kPa解：(1)m=E/P=4850/101.3=47.88从液相分析xe=y/m=0.3/47.88=0.006270.01故SO2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。(3分)(2)m=E/P=1670/101.3=16.49从气相分析ye=mx=16.49×0.01=0.16y=0.3故SO2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。(3分)(3)在总压202.6kPa，温度30℃条件下，SO2在水中的亨利系数E=4850kPam=E/p=4850/202.6=23.94从气相分析ye=mx=23.94×0.01=0.24y=0.3故SO2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。(3分)xe=y/m=0.3/23.94=0.0125(3分)以液相摩尔分数表示的吸收推动力为:Δx=xe－x=0.0125－0.01=0.0025以气相摩尔分数表示的吸收推动力为:Δy=y－ye=0.3－0.24=0.06(3分)2.在某常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气。废气中氨的浓度为0.08(摩尔分数)，要求回收率不低于98％。操作液气比L=2，操作条件下的平衡关系为y=1.48x，气相体积总传质系数Kya=125kmol/(m3.h)。试求：（1）吸收液浓度；（2）吸收操作线方程；（3）若Ｇ=100kmol/m2•h，求填料层高度。解（1）ya=yb(1-η)=0.08*(1-0.98)=0.0016G(yb-ya)=L(xb-xa)1(0.08-0.0016)=2(xb-0)xb=0.0392（2）y=L/Gx+(ya－L/Gxa)=2x+0.0016（3）HOG=G/Kya=100/125=0.8m．S=mG/L=1.48/2=0.74ho＝10.08*0.8=8.06m4.在总压为100kPa、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数kG=3.84×10-6kmol/（m2·s·kPa），液相传质系数kL=1.83×10-4m/s，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa。求当塔内某截面上气、液组成分别为y=0.05，x=0.01时（1）以pA-pAe、cAe-cA表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数；（2）分析该过程的控制因素。解：（1）根据亨利定律E=pAe/x=6.7/0.05=134kPa相平衡常数m=E/p=134/100=1.34溶解度常数H=ρs/EMs=1000/(134×18)=0.4146pA-pAe=100×0.05-134×0.01=3.66kPa=13180+240617=253797KG=3.94×10-6kmol/（m2·s·kPa）NA=KG(pA-pAe)=3.94×10-6×3.66=1.44×10-5kmol/（m2·s）cA=0.01/(0.99×18/1000)=0.56kmol/m3cAe-cA=0.4146×100×0.05－0.56=1.513kmol/m3KL=KG/H=3.94×10-6/0.4146=9.5×10-6m/sNA=KL(cAe-cA)=9.5×10-6×1.513=1.438×10-5kmol/（m2·s）（2）与pA-pAe表示的传质总推动力相应的传质阻力为253797（m2·s·kPa）/kmol；其中气相阻力为1/kG=240617m2·s·kPa/kmol；液相阻力1/HkL=13180m2·s·kPa/kmol；气相阻力占总阻力的百分数为240617/253797×100%=94.8%。故该传质过程为气膜控制过程。5.在一塔径为0.8m的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为1400kg/h，气体总压为101.3kPa，其中氨的分压为1.333kPa。若实际吸收剂用量为最小用量的1.4倍，操作温度（293K）下的气液相平衡关系为Y=0.75X，气相总体积吸收系数为0.088kmol/m3·s，试求（1）每小时用水量；（2）用平均推动力法求出所需填料层高度。解(1)y1=1.333/101.3=0.0132Y1=y1/(1-y1)=0.0134Y2=Y1(1-η)=0.0134(1-0.995)=0.0000669X2=0因混合气中氨含量很少，故M≈29kg/kmolV=1400/29*(1-0.0132)=47.7kmol/hΩ=0.785×0.82=0.5㎡得Lmin=V(Y1-Y2)/(X1*-X2)=47.7(0.0134-0.0000669)/(0.0134/0.75-0)=35.6kmol/h实际吸收剂用量L=1.4Lmin=1.4×35.4=49.8kmol/h(2)X1=X2+V（Y1－Y2）/L=0+47.7(0.0134-0.0000669)/49.8=0.0128Y1*=0.75×0.0128=0.00953Y2*=0∆Y1=Y1-Y1*=0.0134-0.00953=0.00387∆Y2=Y2-Y2*=0.0000669-0=0.0000669∆Ym=(∆Y1-∆Y2)/ln(∆Y1/∆Y2)=(0.00387-0.0000669)/ln(0.00387/0.0000669)=0.000936NOG=(Y1-Y2)/∆Ym=14.24HOG=V/(KYaΩ)=(47.7/3600)/(0.088*0.5)=0.3Z=NOG*HOG=14.24×0.30=4.27m6.在一填料塔中用清水吸收氨－空气中的低浓氨气，若清水量适量加大，其余操作条件不变，则y2、x1如何变化？（已知体积传质系数随气量变化关系为kYa∝G0.8）解：用水吸收混合气中的氨为气膜控制过程，故KYa≈kYa∝G0.8）因气体流量G不变，所以kYa近似不变。由于KYa≈kYa∝G0.8kYa不变所以HOG不变。因塔高不变，故根据H=NOG*HOG可知NOG不变。当清水量加大时，因1/A=m/(L/G)，故1