吸收复习题

吸收习题一简答题：1、吸收分离的依据是什么？如何分类？答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。（1）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收（2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收（3）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收（4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收2、吸收操作在化工生产中有何应用？答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。①分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。②净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。③制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。④工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NOSO等有毒气体，则需用吸收方法除去，以保护大气环境。3、吸收与蒸馏操作有何区别？答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气—液传质操作，但是，两者有以下主要差别。①蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另一相物质（吸收剂）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。②传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发组分同时向着彼此相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。③依据不同。4、亨利定律有哪些表达式？应用条件是什么？答：亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法，因此亨利定律有多种表达式，可据使用情况予以选择。①气相组成用分压，液相组成用摩尔分数表示时，亨利定律表达式为PEx式中E称为亨利系数，单位为kPa。亨利系数由试验测定，其值随物系特性和温度而变。在同一种溶剂中，难溶气体的E值很大，易溶的则很小。对一定的气体和溶剂，一般温度愈高E值愈大，表明气体的溶解度随温度升高而降低。应予指出，亨利定律适用于总压不太高时的稀溶液。②以分压和物质的量浓度表示气、液相组成，亨利定律表达式为HcP式中H称为溶解度系数，单位为kmol/(3mkPa)。溶解度系数H随物系而变，也是温度的函数。易溶气体H值很大，而难溶气体H值很小。对一定的物系，H值随温度升高而减小。③以摩尔分数或摩尔比表示气、液相组成，亨利定律表达式为mxP和mXXmmxY)1(1式中m称为相平衡常数，无因次。与亨利系数E相似，相平衡常数m愈大，表示溶解度愈低，即易溶气体的m值很小。对一定的物系，m是温度和压强的函数。温变升高、压强降低，则m变大。④各种亨利常数换算关系：PEm式中P为总压，Pa或kPa。sspHEM。5、双膜理论的基本论点是什么？答：双膜理论要点：（1）相互接触的气液两相存在一固定的相界面。界面两侧分别存在气膜和液膜，膜内流体呈滞流流动，物质传递以分子扩散方式进行，膜外流体成湍流流动。膜层取决于流动状态，湍流程度愈强烈，膜层厚度愈薄。（2）气、液相界面上无传质阻力，即在界面上气、液两相组成呈平衡关系。（3）膜外湍流主体内传质阻力可忽略，气、液两相间的传质阻力取决于界面两侧的膜层传质阻力。根据双膜理论，将整个气、液两相间的传质过程简化为通过气、液两个滞流膜层的分子扩散过程，从而简化了吸收过程的计算。6、何谓最小液气比？怎样确定？答：在极限的情况下，操作线和平衡线相交（有特殊平衡线时为相切），此点传质推动力为零，所需的填料层为无限高，对应的吸收剂用量为最小用量，该操作线的斜率为最小液气比min(L/V)。因此minL可用下式求得2*121min)(LXXYYV式中*1X为与气相组成1Y相平衡的液相组成。若气液平衡关系服从亨利定律，则*1X由亨利定律算得，否则可由平衡曲线读出。7、吸收剂用量对吸收操作有何影响？如何确定适宜液气比？答：吸收剂用量的大小与吸收的操作费用及设备的投资费用密切相关。在LminL前提下，若L愈大，塔高可降低，设备费用较底，但操作费用较高；反之，若L愈小，则操作费用减低，而设备费用增高。故应选择适宜的吸收剂用量，使两者之和最底。为此需通过经济衡算确定适宜吸收剂用量和适宜液气比。但是一般计算中可取经验值，即min))(0.2~1.1(VLVLmin)0.2~1.1(LL。8、吸收操作的全塔物料衡算有何应用？何谓回收率？答：对逆流操作的填料吸收塔，作全塔溶质组成的物料衡算，可得)X-L(X)Y-V(Y2121吸收塔的分离效果通常用溶质的回收率来衡量。回收率（又称吸收率）定义为%100121AYYY混合气中溶质总量被吸收的溶质量通常，进塔混合气流量和组成是吸收任务规定的，若吸收剂的流量和组成被选定，则V、L、11YX、均为已知；又根据吸收任务规定的溶质回收率A，可求得出塔气体的组成2Y；然后求得出塔的吸收液组成1X。9、何谓传质单元高度和传质单元数？它们的物理意义如何？答：通常将填料层高度基本计算式的右端分为两部分来处理，该式右端的数组V/YKa是由过程条件所决定的，具有高度的单位，以OGH表示，称为气相总传质单元高度。式中积分项内的分子与分母具有相同的单位，整个积分为一个无因次的数值，以OGN表示，称为气相总传质单元数。于是填料层高度基本计算式可以表示为OGOGZHN同理，有OLOLZHN其中0GXLHKa12OGdXxNxXX由此可见，计算填料层高度的通式为：填料层高度=传质单元高度×传质单元数传质单元高度反映传质阻力及填料性能。若吸收阻力愈大，填料的有效表面积愈小，则每个传质单元所相当的填料层高度愈高。传质单元数反映吸收过程的难易程度。若任务所要求的气体浓度变化愈大，过程的推动力愈小，则吸收过程愈难，所需的传质单元数愈大。若OGN等于1，即气体经一段填料层高度的组成变化（12YY）恰等于此段填料层内推动力的平均值()mYY，那么这段填料高度就是一个气相传质单元高度（OGZH）。10、吸收过程为什么常常采用逆流操作？答：降至塔底的液体恰与刚刚进塔的气体相接触，有利于提高出塔吸收液的浓度从而减少吸收剂的消耗量；升至塔顶的气体恰与刚刚进塔的吸收剂相接触，有利于降低出塔气体的浓度，从而提高溶质的吸收率。11、何谓吸收速率？写出任意一个气膜、液膜及总的吸收速率方程式？（标出其吸收系数的单位）答：单位时间内单位相际传质面积上吸收的溶质量。iGAPPkN.Gk—气膜吸收糸数atmsmKmol..2CCkNiLALk—液膜吸收糸数smPPKNGA.GK—吸收总糸数22..mKNsmKmol。12、什么是享利定律？其数学表达式怎样？答：当总压不太高时，在一定的温度下，稀溶液上方的气体溶质组份的平衡分压与该溶质在液相中的浓度之间的关系亨利定律的其实表达形式xEP.HCPymxYmX。13、H、E、m、分别表示什么？随温度的变化情况如何？答：H指溶解度系数；E指享利系数；m指相平衡常数。H随着温度的升高而减少；E和m随着温度的升高而增加。14、什么是气膜控制？什么是液膜控制？答：对于易溶气体，液膜阻力可以忽略不计，气膜阻力控制着整个吸收过程的速率，吸收总推动力的绝大部分用于克服气膜阻力。称为“气膜控制”。对于难溶气体，气膜阻力可以忽略不计，液膜阻力控制着整个吸收过程的速率，吸收总推动力的绝大部分用于克服液膜阻力。称为“液膜控制”。二、选择与填空1.①总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/ＫL=1/kl+H/kG其中1/ｋL表示＿＿＿＿，当＿＿＿＿项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。②是非题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，说明该气体为易溶气体。()③低浓气体吸收中，已知平衡关系ｙ＝２ｘ，ｋxa＝0.2Kmol/m3.s，ｋya＝２×１０-4Kmol/m3.s，则此体系属＿＿＿＿（Ａ气膜；Ｂ液膜；Ｃ气、液双膜）控制总传质系数近似为ｋya＝＿＿＿＿Kmol/m3.s。（Ａ）2,（Ｂ）0.1,（Ｃ）0.2,（Ｄ）2×10-4④通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，＿＿＿。（Ａ）回收率趋向最高；（Ｂ）吸收推动力趋向最大；（Ｃ）操作最为经济；（Ｄ）填料层高度趋向无穷大。答：①液膜阻力，气膜阻力Ｈ／ｋG；②×；③Ｄ；④Ｄ。2.①在气体吸收时，若可溶气体的浓度较大，则总体流动对传质的影响＿＿＿＿＿。②对极易溶的气体，气相一侧的介面浓度ｙ1接近于＿＿＿＿＿，而液相一侧的液面浓度ｘ1接近于＿＿＿＿＿＿。③写出吸收操作中对吸收剂的主要要求中的四项（１）＿＿＿＿＿（２）＿＿＿＿＿＿（３）＿＿＿＿＿＿（４）＿＿＿＿＿＿＿。答：①也较大；②ｙ*，ｘ；③溶解度大,选择性高,腐蚀性小,挥发度小。9.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/(m3s)，ｋxa＝０．４kmol/(m3.s)。则该吸收过程为＿＿膜阻力控制。气膜阻力占总阻力的百分数为＿＿＿；该气体为＿＿＿＿溶气体。漂流因数可表为＿＿＿＿，它反映＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。答：气膜；１００％；易；Ｐ／ＰBM由于总体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。10.①kx表示以＿＿＿＿＿＿为推动力的传质系数，其单位为＿＿＿＿。答：（x1-X）（或界面液相摩尔分率与液相主体摩尔分率之差），Kmol/m2sΔx。②根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数＿＿＿＿。（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。③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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。答：；②Ｂ；③传质单元高度，传质单元数。三计算题1.一填料吸收塔，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；解：Ｍm=29×0.94+17×0.06=28.28G'=580/28.28=20.51kmol/m2.hG=20.51(1-0.06)=19.28kmol/m2.hL=770/18=42.78kmol/m2.hy1=0.06Y1=y1/(1-y1)=0.0638y2≈Y2≈Y1(1-0.99)=6.38×１０-4G(Y1-Y2)=L(X1-X2)X2=0∴X1=0.0285x1=0.0277出口氨水浓度x1=0.0277ye=0.755xye1*=0.755×0.0277=0.0209Δym=（(0.06-0.0209)-(0.000638-0)）／ln(0.0391/0.000638)=0.00935ＮOG=(Yb-Ya)/Δym=(0.06-0.000638)/0.00935=6.35ＨOG＝ｈ／ＮOG=3/6.35=0.472m2.一逆流吸收—解吸系统，两塔填料层高度相同。操作条件下吸收系统平衡关系为y=0.125x液气比L/G=0.16，气相总传质单元高度HOG=0.5m；解吸系统用过热蒸汽吹脱，其平横关系为y=3.16x，气液比G’/L=0.365。已知吸收塔入塔的气体组成为0.02（摩尔分率，下同），要求入塔液体组成为0.0075回收率为95%。试求：①吸收塔出塔液体组成；②吸收塔填料层高度；③解吸塔的气相总传质单元高度。解:①y1=0.02,y2=y1(1-η)=0.02(1-0.95)=0.001L/G=(y1-y2)/(x1-x2)=(0.02-0.001)/(x1-0.0075)=0.16x1=0.1263②S=m/(L/G)=0.125/0.16=0.7813NOG=1/(1-S)Ln[(1-S)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+