四川大学化工原理下册习题集

《化工原理》习题集

第二章气体吸收

1、当总压为101.3 kPa，温度为25℃时，100克水中含氨1克，该溶液上方氨的平衡分压为0.933 kPa；

若在此浓度范围内亨利定律适用，试求溶解度系数H和相平衡常数m（溶液密度近似取为1000kg/m3）。

2、含有4%（体积）氨气的混合气体，逆流通过水喷淋的填料塔，试求氨溶液的最大浓度，分别以摩尔

分率，质量分率，比摩尔分率，比质量分率表示。塔内绝对压强为2.03×105 Pa, 在操作条件下，气液平衡关系为p* = 2000x(式中p的单位为mmHg, x为摩尔分率)。

3、已知NO水溶液的亨利系数如下：

指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少？并在x - y图上表示。

（1）含NO20.003(摩尔分率)的水溶液和含0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3 kPa，T=35℃；

（2）气液组成及总压同（1），T=15℃；

（3）气液组成及温度同（1），总压达200kPa（绝对压强）。

4、已知某吸收系统中，平衡关系为y = 0.3x ，气膜吸收分系数k y = 1.815×10-4 kmol / (m2.s)，液膜吸收

分系数k x = 2.08×10-5 kmol / (m2.s)，并由实验测得某截面上气液相浓度分别为y = 0.014，x = 0.02，试求：

（1）界面浓度y i、x i分别为多少？

（2）液膜阻力在总阻力中所占的百分数，并指出控制因素；

（3）气相推动力在总推动力中所占的百分数。

4、在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃，压力为101.3kPa（绝对压力）。稳

定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为5.07 kPa，液相中甲醇浓度为2mol / m3。甲醇在水中的溶解度系数H = 1.995 kmol / (m3.kpa.)，液膜吸收分系数k L = 2.08×10-5 m / s，气膜吸收分系数k G = 1.55×10-5 kmol / (m2.s.kpa.)。试计算该截面上的吸收速率。

5、在某填料吸收塔中，用清水处理含的SO2混合气体。逆流操作，进塔气中含SO2 0.08（摩尔分率），其

余为惰性气体。混合气体的平均分子量取28，水的用量比最小用量大65%。要求每小时从混合气体中吸收2000 kg SO2的，操作条件下气液平衡关系为Y = 26.7X，计算每小时用水量为多少m3？

6、在总压为101.3kPa，温度为20℃的吸收塔中，用清水吸收SO2-空气混合气体中的SO2。入

塔时SO2浓度为5% （体积），要求在处理后的气体中，SO2含量不超过1%（体积）。在101.3kPa

和20℃时，平衡关系可近似写为Y* = 35 X。试问：

（1）逆流操作和并流操作时最小液气比（L / V）min各为多少？由此可得出什么结论？

（2）若操作总压增为303.9 kPa时，采用逆流操作，其最小液气比为多少？并与常压逆流操作的最小液气比作比较讨论。

7、由矿石焙烧炉送出的气体含SO29%（体积%），其余可视为空气。冷却后送入吸收塔用水

吸收，以回收其中SO2的95%。在操作条件下的平衡关系为Y* = 48X，吸收塔每小时处理的炉气量

为1000 m3（303K，100kPa），所用液气比为最小液气比的1.4倍。求每小时用水量和出塔溶液的浓度。

8、在一逆流吸收塔中用吸收剂吸收某混合气体中的可溶组分。已知操作条件下该系统的平衡

关系为Y=1.15X，入塔气体可溶组分含量为9%（摩尔%），吸收剂入塔浓度为1%（摩尔%）；当液气比分别取L / V> m，L / V < m，L / V = m时，液体出口的最大浓度为多少？并在Y-X图上画出上述情况的操作线与平衡线的相互关系。

9、用水吸收丙酮——空气混合物中的丙酮（逆流操作），入塔混合气中含丙酮7%（体积），

混合气体流量为1500 m3 / h（标准状态），要求吸收率为97%，丙酮溶解于水的平衡关系可用Y* =

1.68X 表示，试计算：

（1）每小时被吸收的丙酮量和水的最小用量为多少？

（2）若用水量为3200kg/h ，求溶液的出口浓度？在此情况下，塔进出口处的推动力ΔY 各为多少？

（3）若溶液的出口浓度x1= 0.0305，求所需用水量，此用水量为最小用水量的多少倍？

（4）做图说明（2）、（3）两种情况操作时，那种所需的传质面积较小？为什么？

10、在一逆流填料吸收塔中，用清水处理SO2混合气体。进塔气中含SO20.09（摩尔分率），

水的用量比最小用量大70%。要求SO2吸收量为2000kg / h , 操作条件下的气液平衡关系为Y= 26.7X，计算每小时用水量为多少立方米。

11、需要设计用清水作吸收剂的填料塔，因算出的填料层高度与直径之比过大，拟改为两个高度较小的

塔联合操作，现提出以下几个流程方案，各种方案中（1）每塔L / V相等；（2）Y b1、Y D、Y a2不变，设平衡关系服从亨利定律，试分别做出其平衡线与操作线的示意图，并比较这三种方案。

11、在逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的可溶组分，若系统的平衡关系为Y = 0.4X。

试求：

（1）回收率为93%时的最小液气比（摩尔比）；

（2）当液气比为最小液气比的1.4倍，塔高不受限制时该系统的最大回收率。

（3）如果吸收因子A = 1.2，回收率为90%，并已知该系统的气、液相传质单元高度H L 和H G都是2 m，其填料层高度为多少？？

13、混合气中含CO25%（体积），其余为空气。于30℃及2MPa下用水吸收，回收率为90%，溶液出口

浓度x1= 0.0004，混合气体处理量为224 m3 / h（操作状态），亨利常数E = 200MPa，液相体积总传质系数K L a = 50 kmol / （m3h (kmol / m3)），塔径为1.5m，求每小时用水量和填料层高度。

14、在一逆流填料吸收塔中，用纯水吸收空气—氨混合气中的氨。入塔气体中含氨9%（体积），要求吸