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
22
ky=2kmol/m·h，气相传质总Ky=1.5kmol/m·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A<1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 A>1 。漂流因数可表示为 PPBM ，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?????JA??DABdCA ，气相中的分子扩散系数D随温dz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 A>1 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
-43 3
×10kmol/m.s, kxa =0.4kmol/m.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 。
A >1 B <1 C =1 D 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
22
ky=2kmol/m·h，气相传质总Ky=1.5kmol/m·h，则该处气液界面上气相浓度yi应为???B???。平衡关系y=0.5x。
A 0.02 B 0.01 C 0.015 D 0.005
1
4 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??
A t1 5 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??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 NOG A . 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/(h?m)，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/m）。求：（1）容积总传质系数Kya及传质单元高度HOG；（2）液相阻力占总传质阻力的百分数。 解： （1）由亨利定律 P?Ex?Hc?HcM?x y?mx 32?m?HcM/P?4.62cM?0.0456cM 101.3kxa?kLacM?16.6cMkmol/h?m3 ?0.0456cMm??2.75?10?3h?m3/kmol kxa16.6cM111m?2.75?10?3?0.0182h?m3/kmol =??Kyakyakxa64.6?Kya?54.9kmol/h?m3 HOG?V16??0.291(m) Kya54.9（2）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 2 、低含量气体逆流吸收，试证： NOG??y1ln1 mV?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) Ly1y2y1dy??y2y?yeNOG?? ?y11dymVy?mx2?(y?y2)L dy?y2mVmV(1?)y?(y2?mx2)LLmVmV(1?)y1?y2?mx21LL?lnmVy2?mx21?L L(x1?x2)?V(y1?y2) ?mVmVy1?y2?mx2?mx1 LL得 NOG?y?mx1?y11ln1?ln1 mVmVy2?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??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??下降至多少？ ?升高至多少？ （2）液相出塔摩尔分数x1 3 解： （1）y2?y1(1??)?0.01?(1?0.9)?0.001 1m2???0.667 AL/V3 NOG?11?1Aln[(1?1y1?mx11)?] Ay2?mx2A = 10.01?0.0002?2ln[(1?0.667)?0.667]?5.38 1?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??0.0013 y2????0.01?0.0013y1?y2??0.87 y10.01（2）物料衡算 ?)?L(x1??x2?) V(y1?y2?? ?x1 V?)?x2? (y1?y2L1 =?(0.01?0.0013)?0.00035?0.00325 3 3 4 有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m/h氨-空气混合气中的氨，使其含 3 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3 m，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 Y2??0.0004 1?0.051?0.0004200273??(1?0.05)?7.69kmol/h 惰性气体流量 V?22.4301解：（1） Y1?X1??Y10.05263??0.0376 X1?0.80X1??0.0301 m1.4 L? V(Y1?Y2)7.69?(0.05263?0.0004)??13.34kmol/h X1?X20.0301?04 ?Y1??Y1?mX1?0.05263?1.4?0.0301?0.01046 ?Y2??Y2?0.0004 ?? ?Ym?Y1???Y2??0.00308 ?Y1?ln?Y2? Z??V(Y1?Y2)7.69?(0.05263?0.0004)??6.74m ?38.5?0.785?0.82?0.00308KYa??Ym3?6m 0.785?0.82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?14.67kmol/h L???V(Y1?Y2)7.69?(0.05263?0.0004)??14.67kmol/h ???X2???0X1X1???0.0274 X1???0.05263?1.4?0.0274?0.01424 ?Y1???Y1?mX1 ?Y2???Y2?0.0004 ??? ?Ym0.01424?0.0004?0.00387 0.01424ln0.0004 Z???V(Y1?Y2)7.69?(0.05263?0.0004)??5.36m 2??38.5?0.785?0.8?0.00387KYa??Ym 因为 Z???Z 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? Y1?0.040.0053?0.0417 Y2??0.00533 1?0.041?0.00535
