吸收习题课答案

第二章 吸收习题课答案
1 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将（不变）；当系统温度增加时，其亨利系数E 将（增大）；而当系统中压强增加时，其相平衡常数m 将（减小）。

2 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＝0.354kPa ，E 2＝1.11kPa ，E 3=0.660kPa ，则（D ）。

A) t 1> t 2； B) t 3>t 2； C) t 1>t 3； D) t 3>t 1 3 费克定律的表达式为（dz
dC D J A
AB A -=），它反映了（分子扩散速率）的定量规律。

4 传质速率N A 等于扩散通量J A 的条件是：（2）
(1) 单向扩散，(2) 等分子相互扩散，(3) 湍流流动，(4) 稳定过程 5 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（B ）。

A 大于气相分传质系数；
B 近似等于液相分传质系数；
C 小于气相分传质系数；
D 近似等于气相分传质系数。

6 双组分气体 （A 、B ）在进行定常分子扩散，J A 及N A 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：（B ） ┃J A ┃（A 大于、B 等于、C 小于）┃J B ┃
7 用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体，生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为113kPa ，相平衡常数m=0.25，已知其气膜吸收分系数k G =1.23⨯10-2kmol/(m 2⋅h ⋅kPa)，液膜吸收分系数k L =0.85m/h ，则该系统属于（A ）控制过程。

(A) 气膜控制； (B) 液膜控制； (C) 双膜控制； (D) 不确定
8 逆流操作的填料吸收塔，当吸收因数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
9 对解吸因数
A
1
＝0.6的系统进行逆流吸收，相平衡关系y ＝mx ，当塔高为无穷大时，若系统压力减小一倍，而气液摩尔流量与进口组成均不变，则此时气体
入口组成y 1将（C ）y q 。

(A) 大于 (B) 小于 (C) 等于 (D) 不确定
10 由于吸收过程气相中的溶质分压总是（大于）液相中溶质的平衡分压，所以吸收过程的操作线总是在其平衡线的（上方）。

11 在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时，（D ）。

(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
12 设计中采用液气比()()min G L G L =时，△y m =（0），塔高H ＝（∞）。

13 在填料层高度为5m 的常压填料塔内，用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分，气液逆流接触，液气比为1.5，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x ，溶质回收率为90%。

今若保持气液两相流量不变，而欲将回收率提高到95%，问填料层高应增加多少m ？ 解：原工况下： 新工况下：
L,G 不变,m 不变,∴H OG 不变, mG/L 不变,η’=0.95 则
又L 、G 不变，m 不变OG H ∴不变
填料层应增加的高度 m H 6.256.7=-=∆ 14 拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收废气中的氨气。

废气流量为2500m 3/h （标准状态），废气中氨的浓度为15g/m 3（以标准状态计），要求回收率不低于98%。

若吸收剂用量为3.6 m 3/h ，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x ，气相总传质单元高度为0.7m 。

试求： (1)全塔气相平均吸收推动力； (2)所需填料层高度。

解：(1) h kmol V G /61.1114
.222500
4.22===
摩尔分率 0198.04
.22100017
151==
y
(2) 59.800226
.0000396
.00198.021=-=∆-=
m OG y y y N
15 流率为0.04kmol/(m 2⋅s)的空气混合气中含氨2%（体积%），拟用一逆流操作的填料吸收塔回收其中95%的氨。

塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为y = 1.2x ，所用填料的气相总体积传质系数K y a=0.052kmol/(m 3⋅s)，试求： (1)液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）； (2)全塔平均推动力△y m ； (3)填料层高度。

解：属于低浓气体吸收。

(1)()()001.0%951%2112=-⨯=-=ηy y (2) 00656.0012.02.102.0111=⨯-=-=∆mx y y (3)98.700238
.0001
.002.021=-=∆-=
m OG y y y N 16 某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。

已知该塔填料层高度为9m ，平衡关系为y = 1.4x ，现场测得气体进、出口浓度分别为y 1=0.03，y 2=0.002，液体出口浓度x 1=0.015（均为摩尔分率）。

试求： (1) 操作液气比L / G ； (2) 气相总传质单元高度H OG ；
如果限定气体出口浓度0015.02='y ，为此拟增加填料层高度，则在保持液气流率均不变的条件下应增加多少高度？ 解：属低浓气体吸收 (1)
87.1015
.0002.003.00121=-=--=x y y G L (2) 749.087
.14
.1==G L m (3)
塔应加高m H H H 5.195.10=-=-'=∆
17 在逆流操作的吸收塔内,用清水吸收氨-空气混合气中的氨,混合气进塔时氨的浓度y 1=0.01(摩尔分率),吸收率90%,操作压力为100kpa,溶液为稀溶液,系统平
衡关系服从拉乌尔定律,操作温度下,氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为90kpa 。

试求：(1)溶液最大出口浓度; (2)最小液气比;
(3)当吸收剂用量为最小用量的2倍时,传质单元数为多少? (4)传质单元高度为0.5m 时,填料层高为多少米? 解：系统服从拉乌尔定律 (1)y=(p°/p)x=90/100x=0.9x
x 1e =y 1/m=0.01/0.9=0.011 (2)(L /G )min =(y 1-y 2)/(y 1/m)=m η=0.9×0.9=0.81 (3)(L/G )=2(L /G )min =2×0.81 =1.62
1/A=mG/L =0.9/1.62=0.556 y 1/y 2=1/(1-η)=10
N OG =1/(1-1/A)×ln[(1-1/A)y 1/y 2+1/A] =1/(1-0.556)×ln[(1-0.556)×10+0.556]=3.62
(4)H ＝ＨOG ×ＮOG ＝0.5 ×3.62=1.81 m
18 某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中有害物质，若进塔气中含有害物质5%（体积%），要求吸收率为90%，气体流率为32 kmol/(m 2⋅h)，液体流率为24 kmol/(m 2⋅h)，此液体流率为最小流率的1.5 倍。

如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度H L 为0.44m ，气相体积分传质系数k y a=0.06kmol/(m 3⋅s)，该塔在常温下逆流等温操作。

试求：
(1)塔底排出液的组成； (2)所需填料层高度。

解：属于低浓气体吸收。

(1)()()005.0%90105.0112=-⨯=-=ηy y (2)
21
21min 5.15.1x m
y y y G L G L --=⎪⎭⎫
⎝⎛=
即 0
05
.0005
.005.05.132
24--⨯=m
故
74.024
32556.01=⨯==L mG A。