化工原理--第八章 气体吸收
第八章气体吸收
1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。解：水溶液中氨的摩尔分数为
76.6
170.07576.610001718
x ==+由*p Ex
=亨利系数为*15.0kPa 200.00.075
p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p =
==由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为
kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 18
0.2002.99233S ?=??==EM H ρ
2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下，使含二氧化碳为
3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧
化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密
度为997.8kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为
33
350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44
c ==对于稀水溶液，总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c =
=kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为
4
t 0.008 1.4431055.43
c x c -===?由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa
气相中CO 2的分压为
t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa <*
p
故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为
*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa
3.在总压为110.5kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、3
1.06koml/m c =。气膜吸收系数k G =5.2×10-6kmol/(m 2·s ·kPa)，液膜吸收系数k L =1.55×10-4m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝0.725kmol/(m 3·kPa)。
（1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数；
（2）试分析该过程的控制因素。
解：(1)以气相分压差表示的总推动力为
t 1.06*(110.50.032 2.0740.725
c p p p p y H ?=-=-
=?-=kPa 其对应的总吸收系数为246G L G 11111(s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210
K Hk k --=+=+?????35252(8.89910 1.92310)(m s Pa)/kmol 2.01210(m s Pa)/kmol
=?+???=???6G 1097.4-?=K kmol/(m 2·s ·kPa)
以液相组成差表示的总推动力为
33
*(110.50.0320.725 1.06)kmol/m 1.504kmol/m c c c pH c ?=-=-=??-=其对应的总吸收系数为
m/s
10855.6m/s 102.5725.01055.11111664G L L ---?=?+?=+=k H k K （2）吸收过程的控制因素气膜阻力占总阻力的百分数为
%58.95%100102.51097.4/1/16
6
G G G G =???==--k K K k 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。
4.在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为10
5.0kPa ，操作温度为25℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为2.126kmol/(m 3·kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5kPa ，液相组成为2.85kmol/m 3，液膜吸收系数k L =2.12×10-5m/s ，气相总吸收系数K G ＝1.206×10-5kmol/(m 2·s ·kPa)。求该截面处（1）膜吸收系数k G 、k x 及k y ；（2）总吸收系数K L 、K X 及K Y ；（3）吸收速率。
解：(1)以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25℃时水的密度为
0.997=ρkg/m 3溶液的总浓度为
3t 997.0kmol/m 55.3918
c ==kmol/m 35232x t L 55.39 2.1210kmol/(m s) 1.17410kmol/(m s)
k c k --=???=??＝
255G G L 11111()(m s kPa)/ kmol 1.20610 2.1262.1210
k K Hk --=-=-?????426.07310(m s kPa)/ kmol
=???52G 1.64710kmol (m s kPa)
k -=???5232y t G 105.0 1.64710kmol/(m s) 1.72910kmol/(m s)
k p k --==???=??（2）由65
G L 10673.5m/s 126
.210206.1--?=?==H K K m/s 248.018
0.105126.20.997S =??==M Hp m 总ρ22233
y y x 1110.248()(m s)/kmol 7.89610(m s)/kmol 1.72910 1.17410m K k k --=+=+?=????32y 1.26610kmol s)
K -=??3242x y 0.248 1.26610kmol/(m s) 3.14010kmol/(m s)
K mK --==???=??因溶质组成很低，故有
6242X t L 55.39 5.67310kmol/(m s) 3.14210kmol/(m s)
K c K --≈=???=??5232Y t G 105.01.20610kmol/(m s) 1.26610kmol/(m s)
K p K --≈=???=??（3）吸收速率为
()()62A L * 5.67310 2.1267.5 2.85kmol/(m s)
N K c c -=-=???-?521.31010kmol/(m s)
-=??5.在101.3kPa 及25℃的条件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。已知混合气进塔和出塔的组成分别为y 1=0.04、y 2=0.002。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为4.13×103kPa ，吸收剂用量为最小用量的1.45倍。
（1）试计算吸收液的组成；
（2）若操作压力提高到1013kPa 而其他条件不变，再求吸收液的组成。
解：（1）1110.040.0417110.04
y Y y ===--2220.0020.002110.002
y Y y ==≈--3t 4.131040.77101.3
E m p ?===吸收剂为清水，所以0
2=X n,L 12n,V 12min
0.04170.00238.81/0.0417/40.770q Y Y q Y m X ??--=== ? ?--??所以操作时的液气比为n,L n,L n,V n,V
min 1.45 1.4538.8156.27q q q q ??==?= ? ???吸收液的组成为
()()n,V 41122n,L 10.04170.00207.0541056.27q X Y Y X q -=
-+=?-+=?（2）3t 4.1310 4.0771013
E m p ?'==='n,L 12n,V 12min 0.04170.002 3.8810.0417/04.077
q Y Y q Y m X '??--=== ? ?'-??-n,L n,L n,V n,V min
1.45 1.45 3.881 5.627q q q q ''????==?= ? ? ? ?????()()n,V 31122n,L 10.04170.00207.055105.627q X Y Y X q -'??'=-+=-+=? ? ???
6.在一直径为0.8m 的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45kmol/h ，二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为34.5Y X =，气相总体积吸收系数为0.0562kmol/(m 3·s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。求水的用量（kg/h ）及所需的填料层高度。解：1110.0320.0331110.032
y Y y ===--()()21A 10.033110.980.000662Y Y ?=-=?-=4
110.0331*9.5941034.5Y X m -=
==?44
110.76*0.769.594107.29110X X --==??=?惰性气体的流量为
n,V 45(10.032)kmol/h 43.56kmol/h
q =?-=水的用量为
()n,V 123n,L 412()
43.560.03310.000662kmol/h 1.93810kmol/h
7.291100q Y Y q X X --?-===?-?-34m,L 1.9381018kg/h 3.48810kg/h
q =??=?求填料层高度
m 429.0m 8.0785.00562.03600/56.432
Y V
n,OG =??=Ω=a K q H 4111*0.033134.57.291100.00795
Y Y Y -?=-=-??=222*0.00066234.500.000662
Y Y Y ?=-=-?=12m 12
0.007950.0006620.002930.00795ln ln 0.000662Y Y Y Y Y ?-?-?===??07.1100293
.0000662.00331.0m 21OG =-=?-=
Y Y Y N
m
749.4m 429.007.11OG OG =?==H N Z 7.某填料吸收塔内装有5m 高，比表面积为221m 2/m 3的金属阶梯环填料，在该填料塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的溶质组分。已知混合气的流量为50kmol/h ，溶质的含量为5％（体积分数％）；进塔清水流量为200kmol/h ，其用量为最小用量的1.6倍；操作条件下的气液平衡关系为 2.75Y X =；气相总吸收系数为42
310kmol/(m s)-??；填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90％。试计算（1）填料塔的吸收率；（2）填料塔的直径。
解：（1）惰性气体的流量为
n,V 50(10.05)kmol/h 47.5kmol/h
q =?-=对于纯溶剂吸收
n,L 12A n,V 12
min /q Y Y m q Y m X ???-== ? ?-??依题意
n,L n,V min
200 2.63247.5 1.6q q ??== ? ????n,L n,V min
A (/) 2.63295.71%2.75q q m ?=
==（2）1110.050.0526110.05
y Y y ===--()()21A 10.052610.95710.00226
Y Y ?=-=?-=()()0120.0000226.00526.0200
5.47221L n,V
n,1=+-?=+-=X Y Y q q X 111*0.0526 2.750.01200.0196
Y Y Y ?=-=-?=00226
.0075.200226.0*222=?-=-=?Y Y Y 00803.000226.00196.0ln 00226.00196.0ln 2
121m =-=???-?=?Y Y Y Y Y 269.600803
.000226.00526.0m 21OG =-=?-=Y Y Y N m 798.0m 269
.65OG OG ===N Z H 由Ω
=a K q H Y V
n,OG 224OG Y V
n,m 277.0m 798.09.022********/5.47=????==
-aH K q Ω
填料塔的直径为
m 594.0m 14
.3277.04π4=?==ΩD 8.在101.3kPa 及20℃的条件下，用清水在填料塔内逆流吸收混于空气中的氨气。已知混合气的质量流速G 为600kg/(m 2·h)，气相进、出塔的摩尔分数分别为0.05、0.000526，水的质量流速W 为800kg/(m 2·h)，填料层高度为3m 。已知操作条件下平衡关系为Y =0.9X ，K G a 正比于G 0.8而于W 无关。若（1）操作压力提高一倍；（2）气体流速增加一倍；(3)液体流速增加一倍，试分别计算填料层高度应如何变化，才能保持尾气组成不变。解：首先计算操作条件变化前的传质单元高度和传质单元数
1110.050.0526110.05
y Y y ===--2220.0005260.000526110.000526y Y y =
==--操作条件下，混合气的平均摩尔质量为
()i i 0.051710.0529kg/kmol 28.4kg/kmol
M x M ==?+-?=????∑()n,V 2260010.05 kmol/(m h)20.07kmol/(m h)28.4q =
?-?=?Ω()n,L 2280010 kmol/(m h)44.44 kmol/(m h)18q =?-?=?Ωn,V n,L 0.920.070.40644.44
mq S q ?===()()n,V
1112n,L *0.4060.05260.0005260.0211
q Y mX m Y Y q ==-=?-=111*0.05260.02110.0315
Y Y Y ?=-=-=222*0.00052600.000526
Y Y Y ?=-=-=1OG 2110.0315ln ln 6.890110.4060.000526
Y N S Y ?===-?-OG OG 3m 0.4356.890Z H N =
==m （1）t t
2p p '=t
E
m p =
t t 2
p m m m p '=='n,V
n,L
0.4060.20322m q S S q ''====若气相出塔组成不变，则液相出塔组成也不变。所以
*11110.05260.02110.04212
Y Y Y ''?=-=-?=*2220.00052600.000526
Y Y Y ''?=-=-=1OG 2110.0421ln ln 5.499110.2030.000526
Y N S Y '?'===''-?-n,V n,V OG Y G q q H K a K ap =
=ΩΩ总n,V OG OG G 0.435m 0.21822
q H H K ap '===='Ω总m OG
OG 0.218 5.499m 1.199Z H N '''==?=m (1.1993)m 1.801Z Z Z '?=-=-=-m
即所需填料层高度比原来减少1.801m 。
（2）n,V
n,V 2q q '=n,V 220.4060.812mq S S L
''===?=若保持气相出塔组成不变，则液相出塔组成要加倍，即
11
2X X '=故
()
()*111111120.05260.8120.05260.0005260.0103
Y Y Y Y mX Y S Y Y ''''?=-=-=--=-?-=*2220.00052600.000526
Y Y Y ''?=-=-=1OG 2110.0103ln ln 15.82110.8120.000526
Y N S Y '?'===''-?-n,V
n,V
n,V
0.2
OG n,V 0.8Y G n,V q q q H q K a K aP q ==∝=ΩΩ0.2
n,V 0.2OG OG n,V 20.435m 0.500q H H q ??''==?= ? ???m OG
OG 0.50015.82m 7.910Z H N '''==?=m (7.9103)m 4.910Z Z Z '?=-=-=m
即所需填料层高度要比原来增加4.910m 。
（3）n,L
n,L 2q q '=n,V n,L 0.4060.20322
mq S S q '===='()*12OG *221ln 11Y Y N S S S Y Y ??'-'''=-+??''--??
()10.05260ln 10.2030.203 5.49710.2030.0005260-??=-+=??--??
W 对K G a 无影响，即n,L q 对K G a 无影响，所以传质单元高度不变，即
OG
OG 0.435H H '==m OG
OG 0.435 5.497m 2.391m Z H N '''==?=(2.3913)m 0.609m
Z Z Z '?=-=-=-即所需填料层高度比原来减少0.609m 。
9.某制药厂现有一直径为1.2m ，填料层高度为3m 的吸收塔，用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。入塔混合气的流量为40kmol/h ，溶质的含量为0.06（摩尔分数）；要求溶质的回收率不低于95%；操作条件下气液平衡关系为Y =2.2X ；溶剂用量为最小用量的1.5倍；气相总吸收系数为0.35kmol/(m 2·h)。填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90％。试计算（1）出塔的液相组成；（2）所用填料的总比表面积和等板高度。
解：（1）1110.060.0638110.06
y Y y ===--()()21A 10.063810.950.00319
Y Y ?=-=?-=惰性气体的流量为
n,V 40(10.06)kmol/h 37.6kmol/h
q =?-=n,L A n,V min
2.20.95 2.09q m q ???==?= ? ???()
h kmol 58.78h kmol 6.3709.2min L n,=?=q h kmol 9.117h kmol 58.755.1L n,=?=q ()()n,V 1122n,L 37.60.06380.0031900.0193117.9
q X Y Y X q =-+=?-+=（2）111*0.0638 2.20.01930.0213
Y Y Y ?=-=-?=222*0.00319 2.200.00319
Y Y Y ?=-=-?=12m 12
0.02130.003190.009540.0213ln ln 0.00319Y Y Y Y Y ?-?-?===??12OG m 0.06380.00319 6.3530.00954Y Y N Y --=
==?
OG OG 3m 0.4726.353Z H N =
==m 由n,V
OG Y q H K a =Ω填料的有效比表面积为n,V 23232OG Y 37.6m /m 201.35m /m 0.4720.350.7851.2q a H K ===Ω
???填料的总比表面积为
2323t 201.35m /m 223.72m /m 0.9a =
=由OG T ln 1
N S N S =-n,V n,L 2.237.60.702117.9mq S q ?=
==T 6.353(0.7021) 5.351ln 0.702N ?-=
=由T
Z HETP N =?填料的等板高度为
3m 0.561m 5.351
HETP ==10.用清水在塔中逆流吸收混于空气中的二氧化硫。已知混合气中二氧化硫的体积分数为0.085，操作条件下物系的相平衡常数为26.7，载气的流量为250kmol/h 。若吸收剂用量为最小用量的1.55倍，要求二氧化硫的回收率为92%。试求水的用量（kg/h ）及所需理论级数。解：1110.0850.0929110.085
y Y y ===--()()21A 10.092910.920.00743
Y Y ?=-=?-=用清水吸收，20
X =n,L A n,V min
26.70.9224.564q m q ???==?= ? ???操作液气比为
n,L
n,V 1.5524.56438.074
q q =?=水的用量为
3n,L 38.074250kmol/h 9.51910kmol/h
q =?=?35m,L 9.5191018kg/h 1.71310kg/h
q =??=?n,L n,V 38.074 1.42626.7
q A mq ===用清水吸收，A 0.92
??==
由T ln
11ln A N A
??--=-1.4260.92ln 10.921 4.198ln1.426
T N --=-=11.某制药厂现有一直径为0.6m ，填料层高度为6m 的吸收塔，用纯溶剂吸收某混合气体中的有害组分。现场测得的数据如下：V =500m 3/h 、Y 1=0.02、Y 2=0.004、X 1=0.004。已知操作条件下的气液平衡关系为Y =1.5X 。现因环保要求的提高，要求出塔气体组成低于0.002（摩尔比）。该制药厂拟采用以下改造方案：维持液气比不变，在原塔的基础上将填料塔加高。试计算填料层增加的高度。
解：改造前填料层高度为
OG OG
Z H N =改造后填料层高度为
OG
OG Z H N '''=故有OG OG OG OG
H N Z Z H N '''=由于气体处理量、操作液气比及操作条件不变，故
OG
OG H H '=S S
'=对于纯溶剂吸收20X =，2*0
Y =由
12OG 22*1ln[(1)]1*Y Y N S S S Y Y -=-+--故1OG 21ln[(1)]1Y N S S S Y =
-+-1OG 21ln[(1)]1Y N S S S Y '=-+'
-因此，有
1212ln[(1)
]ln[(1)]Y S S Y Z Y Z S S Y -+''=-+操作液气比为
n,L 12n,V 120.020.00440.0040
q Y Y q X X --===--n,V
n,L 1.50.3754
mq S q ===
0.02ln[(10.375)
0.375]0.002 1.5090.02ln[(10.375)0.375]0.004
Z Z -+'==-+1.5096m 9.054m Z '=?=填料层增加的高度为
(9.0546)m 3.054m
Z Z Z '?=-=-=12.若吸收过程为低组成气体吸收，试推导OG G L 1H H H A
=+。解：n,V
G y q H k a =Ωn,L L x q H k a =Ωn,V n,L
1mq S A q ==n,V n,V n,L n,V n,V G L y n,L x y x Y 111()q mq q q q m H H A k a q k a a k k a K +
=+=+=ΩΩΩΩ由
n,V OG Y q H K a =Ω故OG
G L 1H H H A =+13.在装填有25mm 拉西环的填料塔中，用清水吸收空气中低含量的氨。操作条件为20℃及101.3kPa ，气相的质量速度为0.525kg/(m 2·s)，液相的质量速度为2.850kg/(m 2·s)。已知20℃及101.3kPa 时氨在空气中的扩散系数为510
89.1-?m 2/s ，20℃时氨在水中的扩散
系数为91.7610-?m 2/s 。试估算传质单元高度H G 、H L 。
解：查得20℃下，空气的有关物性数据如下：5G 1.8110μ-=?Pa ·s
G 1.205ρ=kg/m 3
由()0.5βγG G H G W Sc α=5G G 5
G AB 1.81100.7951.205 1.8910Sc D μρ--?===??查表8-6，0.557α=，0.32β=，0.51γ=-()
0.50.320.51G G 0.557H G W Sc -=0.320.510.50.5570.525 2.8500.795m 0.237m
-=???=查得20℃下，水的有关物性数据如下：
5L 100.510μ-=?Pa ·s
L 998.2ρ=kg/m 3由()0.5
L L L W H Sc βαμ??= ???5L L 9
L AB 100.510572.1998.2 1.7610Sc D μρ--?==='??
查表8-7，32.3610α-=?，22
.0=β()0.220.53L L L 2.3610W H Sc μ-??=? ???
()0.220.5
352.8502.3610572.1m 0.325m 100.510--??=???= ????14.用填料塔解吸某含二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液，已知进、出解吸塔的液相组成分别为0.0085和0.0016（均为摩尔比）。解吸所用载气为含二氧化碳0.0005（摩尔分数）的空气，解吸的操作条件为35℃、101.3kPa ，此时平衡关系为Y =106.03X 。操作气液比为最小气液比的1.45倍。若取OL 0.82H =m ，求所需填料层的高度。
解：进塔载气中二氧化碳的摩尔比为
110.0005
Y y ≈=最小气液比为
n,V 21n,L 21min 0.00850.00160.00766106.030.00850.0005
q X X q mX Y ??--=== ? ?-?-??操作气液比为
n,V n,L
1.450.007660.0111q q =?=吸收因数为
n,L
n,V 10.850106.030.0111
q A mq ===?液相总传质单元数为
()()21OL 11*1ln 11*0.00050.00851106.03ln 10.8500.850 3.3340.000510.8500.0016106.03X X N A A A X X ??-=-??--??
??-??=-+=??-??-??
填料层高度为
OL OL 0.82 3.334m 2.734m
Z H N ==?=15.某操作中的填料塔，其直径为0.8m ，液相负荷为8.2m 3/h ，操作液气比（质量比）为
6.25。塔内装有DN50金属阶梯环填料，其比表面积为109m 2/m 3。操作条件下，液相的平均密度为995.6kg/m 3，气相的平均密度为1.562kg/m 3。
（1）计算该填料塔的操作空塔气速；
（2）计算该填料塔的液体喷淋密度，并判断是否达到最小喷淋密度的要求。
解：（1）填料塔的气相负荷为
33V,V 8.2995.6m /h 836.25m /h 6.25 1.562
q ?==?填料塔的操作空塔气速为
2
836.25/3600m/s 0.462m/s 0.7850.8u ==?（2）填料塔的液体喷淋密度为
V,L
323222
8.2m /(m h)16.32m /(m h)π/40.7850.8q U D ==?=???最小喷淋密度为
min W min t ()U L a =32320.08109m /(m h)8.72m /(m h)
=??=?min U U >，达到最小喷淋密度的要求。
16.矿石焙烧炉送出的气体冷却后送入填料塔中，用清水洗涤以除去其中的二氧化硫。已知入塔的炉气流量为2400m 3/h ，其平均密度为1.315kg/m 3；洗涤水的消耗量为50000kg/h 。吸收塔为常压操作，吸收温度为20℃。填料采用DN50塑料阶梯环，泛点率取为60％。试计算该填料吸收塔的塔径。
解：查得20℃下，水的有关物性数据如下：
5L 100.510μ-=?Pa ·s
L 998.2ρ=kg/m 3
炉气的质量流量为m,V 2400 1.315kg/h 3156.0kg/h
q =?=采用埃克特通用关联图计算泛点气速，横坐标为
m,L 0.50.5V m,V L 500001.315(()0.5753156998.2
q q ρρ==查图8-23，得纵坐标为
20.2V F F L L
(0.038u g ρψμρΦ=L
1ρψρ==水对于DN50塑料阶梯环，由表8-10和附录二分别查得
F 127Φ=1/m
23
t 114.2m m a =故20.2F 1271 1.315 1.0050.0389.81998.2
u ????=解出F 1.492u =m/s
操作空塔气速为
F 0.600.60 1.492m/s 0.895m/s
u u ==?=
由D
=0.974m ==圆整塔径，取D =1.0m 校核100020850
D d ==>，故所选填料规格适宜。
取W min ()0.08L =m 3/（m ·h ）最小喷淋密度为
3232W min t min ()0.08114.2m /(m h)9.136m /(m h)U L a ==??=?操作喷淋密度为
32322
50000/998.2m /(m h)63.81m /(m h)π 1.04
U =?=??>min U 操作空塔气速为m 849.0m 0.14π360024002
=?=
u 泛点率为
F 0.849100%100%56.90%1.492
u u ?=?=经校核，选用D =1.0m 合理。
化工原理下册 吸收 课堂笔记
化工原理第八章吸收 8.1 概述 一、吸收的目的和依据 目的： （1）回收有用物质； （2）脱除有害物质组分； （3）制备溶液。 依据：混合气体中各组分在溶剂中溶解度的差异。 二、吸收的流程 溶质——A；惰性组分——B；溶剂——S。 吸收过程的主要能耗在解吸上。 三、溶剂的选择： 技术方面：溶解度要高，选择性要强，对温度要敏感，容易解吸。 经济及安全方面：不易挥发，较好的化学稳定性；价廉、易得；无毒、不易爆易燃。 四、吸收的分类： 物理吸收与化学吸收 等温吸收与非等温吸收 单组份吸收与多组分吸收 低浓度吸收（直线）与高浓度吸收（曲线）
8.2 相际传质过程 8.2.1 单相传质速率方程 ()() A G A Ai G i K P P K P y y →=-=-气相主体界面： N ()A y i K P y y =-N y G K PK =，G K ——气相传质分系数，P ——总压。 ()() A L Ai A L i k C C k C x x →=-=-总界面液相主体：N ()A x i k x x =-N x L k C k =总，L k ——液相传质分系数，C 总——总浓度。 8.2.2 界面浓度 亨利定律适用时，有解析法： ()();A y i x i i i i i k y y k x x y x y mx =-=-??=? N 联立求解得、 图解法： 画图 8.2.3 相际传质速率方程 假设亨利定律适用， 1、以气相分压(*)A A P P -表示总推动力 ()()A G A Ai L Ai A K P P k C C =-=-N
111=+G G L K k Hk 2(*)/()A G A A G K P P K kmol m s Pa =-??N ，——气相总传质系数 2、以液相浓度(*)A A C C -表示总推动力 (*)A G A A K C C =-N 11=+L L G H K k k /L K m s ——液相总传质系数 比较之，有=G L K HK 3、以气相摩尔分率(*)y y -表示总推动力 2(*)/(A y y K y y K kmol m s =-?N ——气相总传质系数，） 11=+y y x m K k k =P y G K K 4、以液相摩尔分率(*)x x -表示总推动力 2 (*)/(A x x K x x K kmol m s =-?N ——液相总传质系数，） 111=+x x y K k mk =m ,=C x y x M L K K K K
化工原理传质概论与气体吸收考试题目
单项选择题(每题2分,共10题)成绩查询 第七章传质概论 1. 双组分理想气体进行定常单向扩散，如维持气相各部分pA不变，总压增加，气相中的传质通量NA将如何变化？ A：增加 B ：减少C：不变 D：不定 2. 下述_______分离过程中哪一种不属于传质分离。 A ：萃取分离B ：吸收分离C ：结晶分离D：离心分离 3. 气相压力一定，温度提高1倍，组分在气相中的扩散系数_______。 A：增大1 倍B：约原来的2.83倍 C：减少1倍 D：不变 4. 若温度不变，压力增加1倍，则扩散系数_______。 A：增大1 倍B：约原来的2.83倍 C：减少1 倍D：不变 5. 双组分气体(A、B)在进行定常分子扩散，JA及NA分别表示在传质方向上某截面处溶质A 的分子扩散速率与传质速率，当整个系统为单向扩散时：_______。 A：|JA|=|JB|， |NA|>|NB|B：|JA|>|JB|， |NA|=|NB| C：|JA|<|JB|，|NA|>|NB D：|JA|=|JB|，|NA| 8. 单向扩散中飘流因子_______。 A： >1B：<1 C：=1 D：不确定 9. 双膜理论认为吸收过程的阻力集中在_______。 A ：相界面两侧的膜层中B：相界面上 C：液膜之中 D：气膜之中 六吸收 浓度换算 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。 分子扩散 估算1atm及293K下氯化氢气体(HCl)在(1)空气,(2)水(极稀盐酸)中的扩散系数。 一小管充以丙酮,液面距管口1.1cm,20℃空气以一定速度吹过管口,经5 小时后液面下降到离管口2.05cm,大气压为750[mmHg],丙酮的蒸汽压为180[mmHg] , 丙酮液密度为 7900[kg/m3],计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数。 浅盘内盛水。水深5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定传质阻力相当于3mm厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。 一填料塔在常压和295K下操作，用水除去含氨混合气体中的氨。在塔内某处，氨在气相中的组成y a=5%(摩尔百分率)。液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量N A = 10 - 4[kmol/m2·S],气相扩散系数D G=[cm2/s],求气膜的当量厚度。 相平衡与亨利定律 温度为10℃的常压空气与水接触，氧在空气中的体积百分率为21%，求达到平衡时氧在水中的最大浓度, （以[g/m3]、摩尔分率表示）及溶解度系数。以[g/m3·atm]及 [kmol/m3·Pa]表示。 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。 25℃及1atm下,含CO220%,空气80%(体积%)的气体1m3，与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后, (1)CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少? (2)刚开始接触时的总传质推动力ΔP,Δx各为多少？气液达到平衡时的总传质推动力又为多少？ 第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和2的混合气体中，2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？ 解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102 y Y y = ==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解3, 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数//117 =0．010*******／18 x = + 浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。 溶液中3的量为 /3 11017n kmol -=? 溶液的体积 /.3 3101109982 V m -=? 溶液中 3的浓度//.333 11017==0．581／101109982 n c kmol m V --?=? 或 . 39982 00105058218 s s c x kmol m M ρ= = ?=．．／ 3 与水的摩尔比的计算 //117 0010610018 X = =． 或 ..00105001061100105 x X x = ==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。 吸收率的定义为 12 2 11 1Y Y Y Y Y η-= ==-被吸收的溶质量原料气中溶质量 解 原料气中3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11) 101 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中3的摩尔比为 () (2) 1 1109011100111Y Y η=-=-?=（） 摩尔分数 (22) 200111 =0010981100111 Y y Y = =++ 气液相平衡 【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3 NH 的平衡 分压为798。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3 kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。 总压为100kPa 。 解 液相中3 NH 的摩尔分数/.//117 0010511710018 x = =+ 气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P kPa ＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／ 液相中3NH 的浓度 /./.333 11017 0581 101109982 n c kmol m V --?===?／ 溶解度系数 /*./../()3 058107980728H c p kmol m kPa ===? 液相中3NH 的摩尔分数 //117 0010511710018 x = =+．／ 气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (0798) 07610000105 y m x == =? 或 //.76100076m E p === 【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，3 1m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的 姓名：；学号：；班级： 第8章吸收（吸收塔的计算） 一、填空题: 1. 计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。 2. 吸收过程物料衡算时的基本假定是： (1)＿＿＿＿＿＿＿＿__＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (2)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3. 由于吸收过程气相中的溶质分压总＿＿＿＿液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的＿＿＿＿。增加吸收剂用量，操作线的斜率＿＿＿＿，则操作线向＿＿＿＿平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－ye）＿＿＿＿＿。 4. 在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将＿＿＿＿，操作线将＿＿＿平衡线。 5. 一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是 ____________________________________________________________。 5. 某吸收塔中,物系的平衡线方程为y=2.0x,操作线方程为y=3.5x+0.001,当 y1=0.06,y2=0.0030时,x1=_______,x2=_____________,L/V=______,气相传质单元数 N=_______. OG 6. 某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中易溶组分，设备高为无穷大，入塔Y1=8％（体积），平衡关系Y=2X。试问: ⑴.若液气比（摩尔比，下同）为2.5时，吸收率= ______％ ⑵.若液气比为1.5 时，吸收率=________％ H将＿＿＿＿＿，7. 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的 OG N将＿＿＿＿＿(增加，减少，不变)。 OG 吸收一章习题及答案 一、填空题 1、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为____________________，以传质总系数表达的速率方程为___________________________。 N A = k y (y-y i) N A = K y (y-y e) 2、吸收速度取决于_______________，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以_______________来增大吸收速率。 双膜的扩散速率减少气膜、液膜厚度 3、由于吸收过程气相中的溶质分压总_________ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_________。增加吸收剂用量，操作线的斜率_________，则操作线向_________平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y e）_________。 大于上方增大远离增大 4、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y = 0.06，要求出塔气体浓度y2 = 0.006，则最小液气比为_________。 1.80 5、在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_________，操作线将_________平衡线。 减少靠近 6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_________常数表示，而操作线的斜率可用_________表示。 相平衡液气比 7、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG将_________，N OG将_________ (增加，减少，不变)。 不变增加 8、吸收剂用量增加，操作线斜率_________，吸收推动力_________。（增大，减小，不变） 增大增大 9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：_________、_________、_________。 平衡关系物料衡算传质速率。 10、填料的种类很多，主要有________、_________、_________、________、___________、______________。 拉西环鲍尔环矩鞍环阶梯环波纹填料丝网填料 11、填料选择的原则是_________________________________________。. 表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。 12、在选择吸收剂时，首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有__________________。 良好的选择性，即对吸收质有较大的溶解度，而对惰性组分不溶解。 13、填料塔的喷淋密度是指_____________________________。 单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。 14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是__________________。 填料的表面积及空隙 15、填料应具有较_____的__________，以增大塔内传质面积。 大比表面积 16、吸收塔内填装一定高度的料层，其作用是提供足够的气液两相_________。 传质面积 17、菲克定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述。 18、以（Y-Y*）表示总推动力的吸收速率方程式为N A=K Y（Y﹣Y﹡）。 19、、吸收操作是依据混合气体中各组分在溶剂中的溶解度不同而得以分离。 20、某气体用ABC三种不同的吸收剂进行吸收操作，液气比相同，吸收因数的大小关系为A1﹥A2﹥A3，则气体溶解度的大小关系为。 第二章 吸收习题解答 1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出: 以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则: 3333 3 1 170.582/1001 1000 0.5820.590/()0.987 NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P * ==+∴===? (2).求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1 170.0105 11001718 0.009740.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x y m x ** **== = ===+=== 2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故 222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.4310 3.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=? 所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O H EM ρ = 求算 2435 1000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -= = =???? (2)求m 5 1.8810371506.6 E m ρ?=== (2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (3) 2255 506.60.0210.1310.13 5.3910 1.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小,故可近似认为X x ≈ 55 2222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---????=?=?????? ???? ?? =??? ?? 故100克水中溶有220.01318CO gCO 4．.在101.33kPa 、0℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知 第八章气体吸收 1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。解：水溶液中氨的摩尔分数为 76.6 170.07576.610001718 x ==+由*p Ex =亨利系数为*15.0kPa 200.00.075 p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p = ==由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 18 0.2002.99233S ?=??==EM H ρ 2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下，使含二氧化碳为 3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧 化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密 度为997.8kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 33 350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44 c ==对于稀水溶液，总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c = =kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为 4 t 0.008 1.4431055.43 c x c -===?由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa <* p 题1. 已知在0.1MPa（绝压）、温度为30℃时用清水吸收空气中的SO2，其平衡关系为y A*= 26.7x A。如果在吸收塔内某截面测得气相中SO2的分压4133Pa，液相中SO2浓度为C A = 0.05kmol·m-3，气相传质分系数为k g = 4.11×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1，液相传质分系数 k L=1.08×10-4m·s-1，且溶液的密度等于水的密度。试求在塔内该截面上：（1）气－液相界面上的浓度C A,i和p A,i; （2）K G和K L及相应的推动力；（3）本题计算方法的基础是什么？ 解：（1）求p A,i和C A,i 查30℃, ρ水= 995.7kg·m-3 E = mP = 26.7 ? 101325 = 2.71 ? 106Pa 对定常吸收过程， k g(p A - p A,i) = k L(C A,i- C A) 以C A,i = p A,i H 代入解得：p A,i = 3546.38Pa C A,i = p A,i H = 3546.38 2.04 × 10-5 = 0.0724kmol·m-3 （2）求K G、K L及相应的推动力。 = + = + K G = 1.43×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1 C A* - C A = 0.084 -0.05 = 0.034kmol·m-3 （3）本题计算方法的基础是双膜理论。 题2. 在填料层高为6m的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸汽。混合气流速为200kmol·(m2·h)-1,其初始苯体积含量为2％，入口洗油中不含苯，流量为40kmol·(m2·h)-1。操作条件下相平衡关系为Y A*=0.13X A，气相体积传质系数K Y a近似与液量无关，为0.05kmol·(m3·s)-1。若希望苯的吸收率不低于95％，问能否满足要求？ 解: 要核算一个填料塔能否完成吸收任务，只要求出完成该任务所需的填料层高H需，与现有的填料层高度h比较，若H需< H，则该塔能满足要求。 第四部分气体吸收 一、填空题 1．物理吸收操作属于传质过程。理吸收操作是一组分通过另一停滞组分的单向扩散。 2．操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是达不到要求的吸收分离效果。 3．若吸收剂入塔浓度X 2 降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率增大。 4．若吸收剂入塔浓度X 2 降低，其它操作条件不变，则出口气体浓度降低。 5．含SO 2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为 kmol/m3的SO 2 水溶液在一个大 气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p*= （大气压），则SO 2 将从气相向液相转移。 6．含SO 2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为 kmol/m3的SO 2 水溶液在一个大 气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p*= (大气压)，以气相组成表示的传质总推动力为 atm 大气压。 7．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/K L =l/k L +H/k G ，其中l/k L 为液膜 阻力。 8．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/K L =l/k L +H/k G ，当气膜阻力H/k G 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 9．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，说明该气体为难溶气体。 10．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值很小，说明该气体为易溶气体。 11．低浓度气体吸收中，已知平衡关系y*=2x，k x a= kmol/，k y a =2l0-4kmol/， 则此体系属气膜控制。 12．压力增高，温度降低，将有利于吸收的进行。 13．某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。若y 1 下降，L、 V、P、T等不变，则回收率减小。 14．某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。若L增加，其余操作条件不变，则出塔液体浓度降低。 15．吸收因数A在Y-X图上的几何意义是操作线斜率与平衡线斜率之 比。 16．脱吸因数S可表示为mV / L，吸收因数A可表示为 L/ mV 。17．脱吸因数S在Y-X图上的几何意义是平衡线斜率与操作线斜率之比。18．在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，气体出口组成将增加。19．在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，液体出口组成将减少。20．吸收过程物料衡算时的基本假定是：（1）气相中惰性气体不溶于液相；（2）吸收剂不挥发。 21．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将减小。 22．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则操作线将靠近平衡线。 23．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则设备费用将增加。 24．对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG 将不变。 25．对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的N OG 将增加。 26．如果一个低浓度气体吸收塔的气相总传质单元数N OG =1，则此塔的进出口浓 度差（Y 1-Y 2 ）将等于塔内按气相组成表示的平均推动力。 27.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。 化工原理吸收部分模拟试题 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，而表示传质任务难易程度的一个量是。 2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为、、。3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生、 及等不正常现象，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k y =2kmol/m2·h，气相传质总K y =1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度 y i 应为?????。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，气液两相将在达到平衡。 6单向扩散中飘流因子。漂流因数可表示为，它反映。 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 N OG 。 8一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在操作中。 9 板式塔的类型有、、（说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈接触，在板上汽液两相呈接触。 10分子扩散中菲克定律的表达式为?????，气相中的分子扩散系数D随温度升高而??????（增大、减小），随压力增加而?????（增大、减小）。 12易溶气体溶液上方的分压，难溶气体溶液上方的分压，只要组份在气相中的分压液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 13压力 ,温度 ,将有利于解吸的进行；吸收因素A= ,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k ya =2×10-4kmol/m3.s, k xa =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；该气体为溶气体。 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。 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 >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k y =2kmol/m2·h，气相传质总K y =1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓 度y i 应为??????。平衡关系y=0.5x。 A 0.02 B 0.01 C 0.015 D 0.005 4 已知SO 2水溶液在三种温度t 1 、t 2 、t 3 下的亨利系数分别为E 1 =0.0035atm、 精馏实验报告 姓名：班级： 学号：同组人： 实验时间： 一、 报告摘要 本实验利用乙醇-正丙醇混合物进行精馏，达到分离和提纯的效果。通过这 次实验能进一步掌握精馏的单元操作方式，利用测得的塔板组成数据求出全塔效率和单板效率，从而进一步地加深对精馏操作机理的掌握。实验中也用到了阿贝折光仪来测算塔板各部位的组成，同过多次使用阿贝折光仪，能进一步熟练对其的使用。同过实验的操作和数据的处理，我们可以加深对精馏操作的理解，掌握了一项我们化工行业耐以生存的一项基本技能。 二、 实验目的及任务 1. 熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。 2. 了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触情况。 3. 测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4. 测定全塔浓度分布。 5. 测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、 实验基本原理 在板式精馏塔中，有塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液，在塔板上实现多次接触，进行传热与传质，使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶回流量与采出量之比，称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一，其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况：最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作，要完成分离任务。则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然，这不符合工业实际，所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时，既无任何产物采出，也无原料加入，塔顶的冷凝液全部返回塔中，这在生产中无实验意义。但是，由于此时所需理论板数最少，又易于达到稳定，故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比通常取最小回流比的1.2~2.0倍。在精馏操作中，若回流系统出现故障，操作情况会急剧恶化，分离效果也将恶化。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数，有以下两种定义方法。 （1）总板效率E e N E N = (4-25) 式中 E —总板效率 N —理论板数； e N —实际板数 （2）单板效率E ml n 1n ml n 1n x x E x x -*--= - (4-26) 式中 E ml —以液相浓度表示的单板效率； 化工原理吸收部分模拟试题及答案 1.最小液气比(L/V)min只对（）（设计型，操作型）有意义，实际操作时，若(L/V)﹤(L/V)min ，产 生结果是（）。 答：设计型吸收率下降，达不到分离要求 2.已知分子扩散时，通过某一考察面PQ 有三股物流：N A，J A，N。 等分子相互扩散时：J A（）N A（）N （）0 A组分单向扩散时：N （）N A（）J A（）0 （﹤，﹦，﹥） 答：= > = ，< > > 。 3.气体吸收时，若可溶气体的浓度较高，则总体流动对传质的影响（）。 答：增强 ： 4.当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数（），在液相中的分子扩散系数（）。答；升高升高 5.A，B两组分等摩尔扩散的代表单元操作是（），A在B中单向扩散的代表单元操作是 （）。 答：满足恒摩尔流假定的精馏操作吸收 6.在相际传质过程中，由于两相浓度相等，所以两相间无净物质传递（）。（错，对） 答：错 7.￥ 8.相平衡常数m=1，气膜吸收系数k y=1×10-4Kmol/，液膜吸收系数k x 的值为k y 的100倍，这一吸收 过程为（）控制，该气体为（）溶气体，气相总吸收系数 K Y=（）Kmol/。（天大97） 答：气膜易溶×10-4 9.某一吸收系统，若1/k y 》1/k x,则为气膜控制，若1/k y《1/k x,则为液膜控制。（正，误）。 答：错误，与平衡常数也有关。 10.对于极易溶的气体，气相一侧的界面浓度y I 接近于（），而液相一侧的界面浓度x I 接近于 （）。 答：y*（平衡浓度）x（液相主体浓度） 11.。 12.含SO2为10%（体积）的气体混合物与浓度C= Kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下接触，操作 条件下两相的平衡关系为p*= C (大气压)，则SO2将从（）相向（）转移，以气相组成表示的传质总推动力为（）大气压，以液相组成表示的传质总推动力为（）Kmol/m3 。 答：气液 13.实验室中用水吸收CO2基本属于（）控制，其气膜中浓度梯度（）（大于，小于，等于） 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k y =2kmol/m 2·h ，气相传质总K y =1.5kmol/m 2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 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 BM P P ，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N OG 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?????dz dC D J A AB A -= ，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 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k ya =2×10-4kmol/m 3.s, k xa =0.4 kmol/m 3.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 一、实验目的 1.了解填料塔的一般结构及吸收操作的流程。 2.观察填料塔流体力学状况，测定压降与气速的关系曲线。 3.掌握总传质系数K x a的测定方法并分析其影响因素。 4.学习气液连续接触式填料塔，利用传质速率方程处理传质问题的方法。 二、实验原理 本实验先用吸收柱将水吸收纯氧形成富氧水后（并流操作），送入解吸塔再用空气进行解吸，实验需测定不同液量和气量下的解吸总传质系数K x a，并进行关联，得K x a=AL a V b的关联式。同时对不同填料的传质效果及流体力学性能进行比较。 1.填料塔流体力学特性 气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中△P/Z对G＇作图得到一条斜率为1.8～2的直线（图1中的aa线）。而有喷淋量时，在低气速时（c点以前）压降也比例于气速的1.8～2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（图中bc段）。随气速增加，出现载点（图中c点），持液量开始增大。图中不难看出载点的位置不是十分明确，说明汽液两相流动的相互影响开始出现。压降～气速线向上弯曲，斜率变徒（图中cd段）。当气体增至液泛点（图中d点，实验中可以目测出）后在几乎不变的气速下，压降急剧上升。 图1 填料层压降-空塔气速关系 2.传质实验 填料塔与板式塔气液两相接触情况不同。在填料塔中，两相传质主要是在填料有效湿表面上进行。需要完成一定吸收任务所需填料高度，其计算方法有：传质系数法、传质单元法和等板高度法。 本实验对富氧水进行解吸。由于富氧水浓度很小，可认为气液两相平衡服从亨利定律，可用对数平均浓度差计算填料层传质平均推动力。得速率方程式： m p X A x V a K G ???= m p A x X /V G a K ?=? 2 211ln ) 22()11(e e e e m x x x x x x x x x --?---= )x -L (x G 21 A = Ω?=Z V p 相关的填料层高度的基本计算式为： OL OL x x e x N H x x dx a K L Z ?=-Ω=?12 OL OL N Z H = 其中， m x x e OL x x x x x dx N ?-=-=?2 11 2 Ω =a K L H x OL 由于氧气为难溶气体，在水中的溶解度很小，因此传质阻力几乎全部集中于液膜中，即Kx=kx 。由于属液膜控制过程，所以要提高总传质系数Kxa ，应增大液相的湍动程度。 在y-x 图中，解吸过程的操作线在平衡系下方，在实验是一条平行于横坐标的水平线（因氧在水中浓度很小）。 三、实验装置流程 1.基本数据 解吸塔径φ=0.1m,吸收塔径φ=0.032m ，填料层高度0.8m （陶瓷拉西环、陶瓷波纹板、金属波纹网填料）和0.83m （金属θ环）。 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k y =2kmol/m 2·h ，气相传质总K y =1.5kmol/m 2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 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 BM P P ，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N OG 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?????dz dC D J A AB A -= ，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 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k ya =2×10-4kmol/m 3.s, k xa =0.4 kmol/m 3.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k y =2kmol/m 2·h ，气相传质总K y =1.5kmol/m 2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 应为???B ???。平衡关系y=0.5x 。 化工原理单元测验（四）吸收答案解析 一、填空题 1.吸收操作的基本依据是 组分溶解度不同 ，吸收过程的经济性主要决定于 能耗、溶剂损失、 再生费用 。 2.吸收、解吸操作时低温对 吸收 有利，低压对 解吸 有利；高温对 解吸 有利，高压对 吸收 有 利。 3.亨利定律有 3 种表达形式。在总压Ｐ<5atm 下，若P 增大,则m 减小 ，E 不变 , H 不 变 ;若温度t 下降，则m 减小 ,E 减小 ,H 减小 。（增大、减小、不变、不确定） 4.漂流因子的数值＝１，表示 等分子反向扩散 。已知分子扩散时，通过某一考察面有四股物流： N A 、J A 、N 和N m 。试用>、=、<表示：等分子反向扩散时：J A ＝N A ；N ＝ N m ＝ 0. A 组分单向扩散时： N m ＝ N = N A > J A > ０。 5.若1/K y = 1/k y + m/k x ，当气膜控制时，K y ≈ k y ，当液膜控制时，K y ≈ k x /m 6.N OG =(y 1-y 2)/Δy m 的适用条件是 平衡线为一直线 ，用数值积分法求N OG 时平衡关系是 平 衡线y=f(x)为一曲线 7.最小液气比(L/G)min 对 设计型 （设计型、操作型）是有意义的。如实际操作时，(L/G)<(L/G)min 则产 生的结果是 达不到分离要求 8.设计时，用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为y=2x,入塔y 1=0.1，液气比(L/G)=3则出塔气体浓度最低 可降至 0 。若采用(L/G)=1.5，则出塔气体浓度最低可降至 0.025 。 注：此题考察操作线斜率，当L/G ＝3时，操作线斜率大于平衡线斜率2，两线交于0点时（N OG 无穷大）， 出塔气体浓度最低为0同样道理分析当等于1.5时，交于纵轴的坐标，即为出塔气体浓度。 9.用纯溶剂吸收，已知L/G=m ，回收率为０.９，则传质单元数N ＯＧ= 9 注：此题可用对数平均推动力法，因A ＝1,此时推动力处处相等，N OG =（y 1-y 2）/(y 2-y 2e )= （y 1-y 2）/y 2=1/(1- η)-1=9 10.操作中逆流吸收塔，ｘ２＝０，今入塔ｙ１上升，而其他入塔条件均不变。则出塔ｙ２ 增大 ， 回收率η 不变 。（变大、变小、不变、不确定） 注：此题根据吸收因子法，三因数相图分析：因为H 、H OG 、1/A 均不变所以N OG 也不变，则横向y 1/y 2不 变，所以可以分析得出结果。 二．解：（1）进气浓度07.04.221000321001== y （属低浓气体吸收） 061.015.107.011===∴m y x e ， 041.0061.0%67%6711=?==e x x 又()()0014.0%98107.0112=-?=-=ηy y ， 故67.10041.00014.007.02121=--=--=x x y y G L化工原理第五章吸收题
化工原理答案-第五章--吸收
化工原理 第8章 吸收作业 吸收塔的计算
化工原理吸收习题及答案
化工原理 吸收课后答案
化工原理--第八章 气体吸收
化工原理吸收习题
化工原理习题第四部分吸收答案
化工原理吸收部分模拟试题
化工原理吸收实验
大二化工原理吸收练习题.doc
化工原理吸收含答案
化工原理吸收实验报告
化工原理吸收部分模拟试题及答案
第八章 吸收测试题答案解析