气体吸收练习题.doc

1、第七章1已知 101.3kPa，25时，100g 水中溶有 1g 氨，其平衡分压为 0.987kPa，在此浓度范围内气液平衡关系服从亨利定律。试求：亨利系数 E，以 kPa 表示；H 以 kPa.m3/kmol表示；以及相平衡常数 m 值。2在 20时，氧溶解于水中的平衡关系为 pe=4.06106x。式中 pe为氧的平衡分压，kPa；x 为氧在水中的摩尔分数。试求：（1）与 101.325kPa 之大气充分接触的 20水中最大溶氧浓度为多少？分别以摩尔分数和质量比表示。（2）若将 20的饱和含氧水加热至 95，则最大溶氧浓度又为多少？分别以摩尔分数和质量比表示。3常压、30条件下，于填料塔中

2、用清水逆流吸收空气-SO 2混合气中的 SO2。已知入塔混合气中含 SO2为 5%（体积分数），出塔气中 SO2为 0.2%（体积分数）；出塔吸收液中每100g 含 SO2为 0.356g。若操作条件下气液平衡关系为 ye=47.87x，试求塔底和塔顶处的吸收推动力，分别以 y、x、p、c 表示。4在 1.1768Mpa、20条件下，用清水于填料塔内逆流吸收 H2-CO2混合气中的 CO2。已知入塔混合气中含 CO2为 30%（体积分数），假若出塔吸收液中 CO2达到饱和，那么 1kg水可吸收多少千克 CO2。假定此吸收和解吸的平衡关系服从亨利定律。5在 0、101.3kPa 下，Cl 2在空

3、气中进行稳态分子扩散。若已知相距 50mm 两截面上Cl2的分压分别为 26.66kPa 和 6.666kPa，试计算以下两种情况 Cl2通过单位横截面积传递的摩尔流量。（1）Cl 2与空气作等分子反向扩散；（2）Cl 2通过静止的空气作单向扩散。6在一直立的毛细玻璃管内装有乙醇，初始液面距管口 10mm，如附图所示。管内乙醇保持为 293K（乙醇饱和蒸气压为 1.9998kPa），大气压为 101.3kPa。当有一空气始终缓吹过管口时，经 100h 后，管内乙醇液面下降至距管口 21.98mm 处。试求该温度下乙醇在空气中的扩散系数。7吸收塔内某一横截面处气相组成 y=0.05，液相组成 x

4、=0.01（均为摩尔分数），操作条件下相平衡关系为 ye=2x，若两相传质系数分别为 ky=1.2510-5kmol/(m2.s.y)，kx=1.2510-5kmol/(m2.s.x)，试求：（1）该截面上相际传质总推动力、总阻力，气、液相阻力占总阻力分数，以及传质速率。（2）若吸收温度降低，相平衡关系变为 ye=0.5x。假定其余条件不变，则相际传质总推动力、总阻力，气、液相阻力占总阻力分数，以及传质速率又各如何？8用清水于填料塔中吸收空气中甲醇蒸气。操作温度为 27、压力为 101.3kPa，亨利系数 H=0.5kN.m/kmol，k G=1.5610-5kmol/(m2.s. kPa)，

5、k L=2.0810-5kmol/(m2.s. kPa)，求：（1）总传质系数 KG和 KL；（2）气相阻力占总阻力的分数。9硫铁矿焙烧的炉气中含 SO29%（体积分数），其余可视为空气。将炉气冷却后送入吸收塔以清水逆流吸收其中的 SO2，要求回收率为 95%。若操作温度为 30、压力为100kPa，每小时处理炉气为 1000 m3，取操作液气比为最小液气比的 1.2 倍，气液平衡关系可视为直线。试求：（1）操作液气比及用水量；（2）吸收液出塔浓度。10 在填料塔中用清水吸收空气-氨混合气中的氨。入塔混合气中含氨为 5%（摩尔分数，下同），要求氨的回收率不低于 95%，出塔吸收液含按 4%。操

6、作条件下气液平衡关系为 ye=0.95x，试求：（1）（q nL/qnG） 操作 及（q nL/qnG） min；（2）所需传质单元数。11 用煤油于填料塔中逆流吸收混于空气中的苯蒸气。入塔混合气含苯 2%（摩尔分数，下同），入塔煤油中含苯 0.02%，要求苯回收率不低于 99%。操作条件下相平衡关系为ye=0.36x，入塔气体摩尔流率为 0.012kmol/(m2.s)，吸收剂用量为最小用量的 1.5 倍，总传质系数 Kya=0.015kmol/(m3.s)。试求：（1）煤油用量；（2）填料层高度。12 对于低浓度气体吸收过程，试推导：H OG= HG + HL/A式中 A=L/（mG）吸收

7、因子13 用纯吸收剂逆流吸收贫气中的溶质组分，气液平衡关系服从亨利定律，相平衡常数为 m。若吸收剂用量为最小用量的 1.5 倍，传质单元高度 HOG=0.8m，试求：（1）溶质回收率 =90%时，所需填料层高度；（2）溶质回收率 =99%时，所需填料层高度；（3）对应如上两种回收率，吸收剂用量有何关系。14 在填料塔中用稀硫酸吸收混于空气中的氨。在以下三种情况下，气液流速及其它操作条件大体相同，总传质单元高度 HOG=0.8m，试计算并比较所需填料层高度。入塔，要求氨的回收率不低于 95%，出塔吸收液含按 4%。操作条件下气液平衡关系为ye=0.95x，试求：（1）混合气含氨 1%（摩尔分数，

8、下同），要求回收率 90%；（2）混合气含氨 1%（摩尔分数，下同），要求回收率 99%；（3）混合气含氨 5%（摩尔分数，下同），要求回收率 99%。15 对于低浓度气体的逆流吸收，试证明：N OG= ln（y 1/y 2）/（1-1/A）式中 y 1=y1-ye1为塔底吸收推动力y 2=y2-ye2为塔顶吸收推动力A=L/（mG）为吸收因子16 用一直径为 0.88m，装有 50mm50mm1.5mm 金属鲍尔环，填料层高为 6m 的填料塔，以清水吸收空气中混有的丙酮。在 25、101.3kPa 下，每小时处理 2000 m3 混合气，其中含有 5%（摩尔分数，下同）丙酮，出塔尾气中含丙酮

9、为 0.263%，出塔的每1kg 吸收液中含丙酮 61.2g。若操作条件下的相平衡关系为 ye=2.0x，试计算：（1）丙酮的回收量和回收率；（2）操作液气比和吸收剂用量；（3）气相总体积传质系数；（4）若将填料层加高 3m，则丙酮回收率提高到多少？可多回收多少丙酮？（5）若填料层为无限高时，畜塔气体和液体中丙酮的极限浓度为多少？17 试证明：若吸收过程中的平衡线和操作线均为直线时，传质单元数与理论板数的关系为：当操作线与平衡线平行（A=1）时，N=N OG18用清水于填料塔中逆流吸收混合气中 SO2，混合气流量为 5000 标准 m3/h，其中含 SO2为 10%（体积分数），要求回收率为

10、95%，操作条件下气液平衡关系为 ye=26.7x，试求：（1）取用水量为最小用水量的 1.5 倍时，用水量为多少？（2）所需理论板数；（3）若采用（2）中求得的理论板数，而要求回收率由 95%提高到 98%，则用水量应增加多少？)l(1=NOG19有一吸收塔填料层高 3m，20、101.3kPa 下用清水内逆流吸收吸收混于空气中的氨。混合气体的质量流率为 580kg/（m 2.h），含氨 6%（体积分数），吸收率为 99%，水的质量流率为 770kg/（m 2.h）。操作条件下平衡关系为 ye=0.9x， KGa 与气相质量流率的 0.7 次方成正比，而受液体质量流率的影响甚小，可忽略。当操

11、作条件分别作如下改变时，计算填料层高度应如何变化才能保持原来的吸收率（塔径不变，且假定不发生异常流动现象）：（1）操作压强增加一倍；（2）操作流量增加一倍；（3）气体流量增加一倍；20在填料塔内用清水内逆流吸收混于空气中的氨。已知填料层高 3.5m，入塔混合气的质量流率为 1.4210-1kg/（m 2.s），其中含氨 5%（体积分数），入塔清水的质量流率为1.4410-1kg/（m 2.s）。要求氨的回收率为 99%，操作温度为 20，压力为101.3kPa，相平衡关系为 ye=0.9x，且知 KGa 正比于气相质量流率的 0.7 次方，试求：（1）气相总传质单元高度 HOG；（2）吸收因子

12、 A 值，H G与 HOG数值间的大小关系；（3）若入塔混合气量提高了 20%，仍要求氨的回收率为 99%，那么填料层高度应如何变化？（4）在填料层高度和氨的回收率保持不变的前提下，欲将入塔气量增加 20%，则用水量将如何变化？21在填料层高为 4m 的填料塔内，用解吸后的循环水吸收混合气中某溶质组分以达净化目的。已知入塔气中含溶质 2%（体积分数），q nL/qnG=2，操作条件下气液平衡关系为ye=1.4x，试求：（1）解吸操作正常，保证入塔吸收剂中溶质浓度 x2=0.0001，要求吸收率为 99%，吸收液出塔组成和气相总传质单元高度为多少？（2）若解吸操作质量下降，入塔的吸收剂中溶质浓度

13、升到 x2=0.004，其余操作条件不变，则溶质可能达到的吸收率为多少？出塔溶液浓度为多少？解决该净化质量降低的原则途径有哪些？22用某种化学吸收剂吸收混和气中的溶质组分，使其浓度自 y1=0.5 降到 y1=0.01。在吸收剂量足够时，溶质的平衡蒸气压为零（m=0），在保证填料充分润湿的条件下，全塔平均的气相总传质单元高度 HOG =1.0m。试按高浓度气体吸收计算所需填料层高度，并与按低浓度气体吸收计算的结果进行比较。23将 35，压力为 1215.9kPa（绝）条件下，碳酸丙烯酯吸收变换气中 CO2所得的吸收液，x 1=0.0265，减压解吸至常压（101.3kPa）。已知平衡关系 pe

14、=10740.5x（kPa）。若减压解吸释放气含 CO2为 90%（体积分数），其余为 N2、H 2等，试求：（1）解吸液含 CO2的最低浓度及 CO2的理论回收率；（2）若将如上解吸液送至填料塔中，在 35下以空气（含 CO2为 0.05%，体积分数）为载气逆流解吸之，要求解吸液浓度为 x20.0283。若选 qnG/qNL=1.4（q nG/qnL）min，则q nG/qNL为若干？出塔载气中 CO2浓度为多少？若取 HOL为 0.8m，求所需填料层高度。24对用纯吸收剂吸收某溶质组分已提出附图所示的三种双塔流程。若气液相平衡关系服从亨利定律，试在 y-x 图上定性画出每种流程中 A、B

15、两塔的操作线和平衡线，并标出进出两塔的气液相组成。25用纯吸收剂逆流吸收混合气中某溶质 A。已知 A 在入塔气中的浓度为 0.05%（摩尔分数），新鲜吸收剂与混合气体的摩尔流量比 qnG/qNL=1.2，操作条件下相平衡关系为ye=1.2x，该吸收可视为气相阻力控制，现按图示两种流程计算：（1）当 =0.80%时，所需填料层高度比为多少？（2）当 =0.90%时，所需填料层高度比为多少？2630、506.5kPa 下，在装有 25 块塔板的吸收塔内用纯烃油吸收炼厂气。已知qnL/qNG=4，E T=20%，求各组分的回收率和出塔之气体和液体的组成。已知炼厂气组成及各组分在操作条件下的相平衡常数

16、如下：A B C D组分 CH4 C2H6 C3H8 nC4H10y1 0.86 0.08 0.04 0.2m 30 6.0 2.0 0.527在吸收塔内，以清水逆流吸收吸收气体混合物中某溶质，其入塔浓度为 0.060（摩尔分数，下同），出塔气中浓度为 0.010。操作条件下相平衡关系为ye=1.2x，q nG/qNL=1.2。吸收过程可视为气膜阻力控制， kyaG 0.7。现增设一座完全相同的吸收塔，两塔可以按以下方式组合操作（见附图）。试求在气液两股流体入塔流量、浓度及操作条件均不变的条件下，出塔气中溶质的浓度各位多少？（1）两塔串联组合逆流操作；（2）两塔并联组合逆流操作，气液两相流率皆

17、均分；（3）两塔错流组合逆流操作，液体均分。28拟在填料塔中用碳酸丙烯酯作溶剂脱除变换气中 CO2。已知变换气量为 22000 标准m3/h，操作液气比 8.4，操作温度 30，压力 1176.84kPa（表压）；气体平均摩尔质量为 16.63kg/kmol，吸收剂摩尔质量为 102.09kg/kmol，密度为 1197kg/m3，粘度为2.39mPa.s。若分别装填公称直径为 50mm 的陶瓷拉西环、塑料鲍尔环和塑料阶梯环三种塔填料，试计算其泛点气速 uf； u=0.65uf，分别计算 u、D 和每米填料层压降 p值，并对结果作简要的比较分析。陶瓷拉西环 塑料鲍尔环 塑料阶梯环U/（m.s-1） 0.094 0.150 0.264D/m 2.65 2.10 1.58p/Pa 150 150 150