化工原理吸收部分模拟试题及答案

化工原理吸收部分模拟试题及答案一、填空1气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是传质单元高度，而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。2在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理论、表面更新理论。3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生严重漏液、严重泡沫夹带及液泛等不正常现象，使塔无法工作。4在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/m2·h，气相传质总Ky=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度yi应为0.01。平衡关系y=0.5x。5逆流操作的吸收塔，当吸收因素A1且填料为无穷高时，气液两相将在塔低达到平衡。6单向扩散中飘流因子A1。漂流因数可表示为BMPP，它反映由于总体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。7在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数NOG增加。8一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在精流单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在吸收操作中。9板式塔的类型有泡罩塔、浮阀塔、筛板塔（说出三种）；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。10分子扩散中菲克定律的表达式为dzdCDJAABA，气相中的分子扩散系数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）。12易溶气体溶液上方的分压小，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。13压力减小,温度升高,将有利于解吸的进行；吸收因素A=L/mV,当A1时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔顶达到平衡。14某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1，气膜和液膜体积吸收系数分别为kya=2×10-4kmol/m3.s,kxa=0.4kmol/m3.s,则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为气膜控制，约100%；该气体为易溶气体。二、选择1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2单向扩散中飘流因子A。A1B1C=1D不一定3在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/m2·h，气相传质总Ky=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度yi应为B。平衡关系y=0.5x。A0.02B0.01C0.015D0.0054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AAt1t2Bt3t2Ct1t2Dt3t15逆流操作的吸收塔，当吸收因素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不确定6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7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B。A增大B减小C不变D不能判断8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.A增加B减少C不变D不确定三、计算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/)(2mh，操作压力P=101.3kPa。已知容积传质系数)/(6.643mhkmolaky，)/(6.163mhkmolakL，相平衡关系为AAcp62.4（式中气相分压Ap的单位是kPa，平衡浓度单位是3/mkmol）。求：（1）容积总传质系数aKy及传质单元高度OGH；（2）液相阻力占总传质阻力的百分数。解：（1）由亨利定律xHcHcExPMmxyMMMccPHcm0456.03.10162.4/3/6.16mhkmolcackakMMLxkmolmhccakmMMx/1075.26.160456.033akmakaKxyy11=kmolmh/0182.01075.26.641333/9.54mhkmolaKy)(291.09.5416maKVHyOG（1）液相阻力占总阻力的百分数为：%1.15151.00182.01075.2/1/3aKakmyx2低含量气体逆流吸收，试证：21ln11yyLmVNOG式中eyyy111为塔底的吸收推动力；eyyy222为塔顶的吸收推动力。证明：由物料衡算得：)(22yyLVxx低浓度吸收mxye)(22yyLmVmxye222212222)1(ln11)()1()(1121212mxymxyLmVyLmVLmVmxyLmVyLmVdydyyyLmVmxyyydyNyyyyyyeOG)()(2121yyVxxL1221mxmxyLmVyLmV得212211ln11ln11yyLmVmxymxyLmVNOG3某填料吸收塔用含溶质0002.02x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01.01y回收率可达90.0。已知物系的平衡关系为y=2x。今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至00035.02x，试求：（1）可溶组分的回收率下降至多少？（2）液相出塔摩尔分数1x升高至多少？解：（1）001.0)9.01(01.0)1(12yy667.032/1VLmA]1)11ln[(1112211AmxymxyAANOG=38.5]667.020002.0001.020002.001.0)667.01ln[(667.011当2x上升时，由于H不变，OGH不变OGOGHHN/也不变，即]667.0200035.0200035.001.0)667.01ln[(667.01138.52y0013.02y87.001.00013.001.0121yyy（3）物料衡算)()(2121xxLyyV2211)(xyyLVx=00325.000035.0)0013.001.0(31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）解：（1）05263.005.0105.01Y0004.00004.010004.02Y惰性气体流量hkmolV/69.7)05.01(3012734.222000376.04.105263.011mYX0301.080.011XXhkmolXXYYVL/34.1300301.0)0004.005263.0(69.7)(212101046.00301.04.105263.0111mXYY0004.022YY00308.0ln2121YYYYYmmYKYYVZmYa74.600308.08.0785.05.38)0004.005263.0(69.7)(221该塔现有填料层高度mZ68.0785.032因为ZZ所以该塔不适合。（2）吸收剂用量增大10%时hkmolL/67.1434.131.1hkmolXXXYYVL/67.140)0004.005263.0(69.7)(121210274.01X01424.00274.04.105263.0111XmYY0004.022YY00387.00004.001424.0ln0004.001424.0mYmYKYYVZmYa36.500387.08.0785.05.38)0004.005263.0(69.7)(221因为ZZ所以该塔适合。5一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气组成为0.04（A的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求：（1）液气比为最小液气比的多少倍？（2）所需填料层高度？（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033，求此时填料层高度为若干米？解：（1）液气比为最小液气比的多少倍?0417.004.0104.01Y00533.00053.010053.02Y01297.000128.0100128.01X804.2001297.000533.00417.0/2121XXYYVL18.25.2/0417.000533.00417.0/)/(1212121minmYYYXXYYVL则286.118.2804.2)/()/(minVLVL(2）所需填料层高度？OGOGNHZ892.0804.2/5.2/LmVS11.5]892.0000533.000417.0)892.01ln[(892.011])1ln[(112221SmXYmXYSSNOG故mNHZOGOG67.711.55.1(3)此条件下的填料层高度。00331.00033.010033.02Y52.7]892.0000331.000417.0)892.01ln[(892.011])1ln[(112221SmXYmXYSSNOGmNHZOGOG28.1152.75.16在一逆流操作的吸收塔内用吸收剂吸收混合气中的溶质A。混合气的摩尔流量为105kmol/h，溶质浓度为0.05（摩尔分率，下同），回收率为95%。进入系统的吸收液量为65kmol/h，其中溶质浓度为0.01。操作压强为202.7kPa，操作温度下的溶液的亨利系数为16.2kPa，要求：（1）在Y-X图上画出吸收过程的操作线和平衡线，并标出塔顶、塔低的状态点，再计算气相总传质单元数；（2）若采用吸收液部分循环流程，循环量为20kmol/h，，进入系统的吸收剂量和组成不变，回收率不变。且知吸收过程为气膜控制，试绘出该过程的操作线并求出气相传质单元数。解：（1）X1及NOG的计算进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为：hkmolV/75.99)05.01(105进塔气体中溶质A的浓度为：05263.005.0105.01Y出塔气体中溶质A的浓度为：00263.0)95.01(5263.0)1(12AYY进塔纯溶剂的摩尔流量为：hkmolL/35.64)01.01(65进塔吸收剂中溶质的浓度为：0101.001.0101.01Y物系的相平衡常数：08.07.2022.16PEm脱吸因数7.0956.7/88.3914.0/LmVS对全塔作溶质A的物料衡算可求得塔低吸收液中溶质浓度为：0876.0)00263.005263.0(35.6475.990101.0)(2121YYLVXX根据(),11YX和(),22YX在本题附图1中画出原操作线。附图1气相总传质单元数可