化工原理课后习题答案第七章吸收习题解答
化工原理课后习题答案第七章吸收
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第七章 吸 收
7-1 总压 kPa ，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，通过实验测定其亨利系数E 为 MPa ， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m 。（溶液密度近似取为1000kg/m 3）
解：溶质在液相中的摩尔分数：50640.0139100050
1864x ==+ 二氧化硫的平衡分压：*34.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==⨯⨯
相平衡常数：634.1310Pa
40.77101.310Pa
E m P ⨯==
=⨯
7-2 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。已知塔内温度为20℃，压强为×105 Pa ，亨利系数E 为。
解：相平衡常数为：6
5
48.910321.711.5210
E m P ⨯===⨯ 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：1534
0.04305953429
y =
=+
若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：
41max 0.0430 1.3410321.71
y x m -=
==⨯
7-3 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。 （1）含NO 2 (摩尔分率)的水溶液和含NO 2 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =×102 kPa ；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa （绝对压强）。
解：（1）相平衡常数为：513
1 1.6810Pa
1.658101.310Pa E m P ⨯===⨯ *1 1.6580.0030.00498y m x ==⨯=
由于 *y y >，所以该过程是吸收过程。 气相推动力为：*0.060.004980.0550y y -=-= 液相推动力为：*10.060.0030.03321.658
y x x x m -=-=-=
（2）相平衡常数为：523
2 1.6810Pa
0.8420010Pa E m P ⨯===⨯ *10.840.0030.00252y m x ==⨯=
由于 *y y >，所以该过程仍是吸收过程。
气相推动力为：*0.060.002520.0575y y -=-=
液相推动力为：*20.060.0030.06840.84
y x x x m -=-=-=
y
x
0.000.02
0.04
0.06
0.08
y
7-4 在某操作条件下用填料塔清水逆流洗涤混合气体，清水物理吸收混合气中的某一组分，测得某截面上该组分在气、液相中的浓度分别为 y = ，x = 。在该吸收系统中，平衡关系为y = ，气膜吸收分系数k y = ×10-4 kmol / (m 2·s)，液膜吸收分系数k x = ×10-5 kmol / ，试求：（1）界面浓度y i 、x i 分别为多少（2）指出该吸收过程中的控制因素，并计算气相推动力在总推动力中所占的百分数。
解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有： i i ()()y x k y y k x x -=-
45i i 1.810(0.014) 2.110(0.02)y x --⨯⨯-=⨯⨯- （1） 在界面处气液两相达平衡，有： i i 0.5y x = （2）
联立方程（1）、（2）得 i 0.0265x =，i 0.0132y =
（2）气相传质阻力：
32411
5.55610s m /kmol 1.810
y k -==⨯⋅⨯ 以气相为基准的液相传质阻力：
42
50.5 2.38110s m /kmol 2.110
x m k -==⨯⋅⨯ 因此，吸收过程为液膜扩散控制。
总气相传质推动力为：0.0140.50.020.004y mx -=-⨯= 气相推动力：i 0.0140.01320.0008y y -=-= 气相推动力在总推动力中所占比例：i 0.0008
0.20.004
y y y mx -==-
7-5 在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇蒸气，操作温度为25℃，压力为105kPa （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 kPa ，液相中甲醇浓度为 / m 3。甲醇在水中的溶解度系数H = kmol / (m 3·kPa)，液膜吸收分系数k L = ×10-5 m / s ，气膜吸收分系数k G = ×10-5 kmol / (m 2·s·kPa.)。试求：（1）气液界面处气相侧甲醇浓度y i ；（2）计算该截面上的吸收速率。
解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有： i i ()()G L k p p k c c -=-
55i i 1.210(7.5) 2.110( 2.85)p c --⨯⨯-=⨯⨯- （1） 在界面处气液两相达平衡，有： i i 1
p c H
=
i i 1
2.162
p c =
（2） 联立方程（1）、（2）得 3i 5.644kmol/m c =，i 2.611kPa p = 气液界面处气相侧甲醇浓度：i i 2.6110.0249105
p y P === （2）该截面上的吸收速率：
552A i () 1.210(7.5 2.611) 5.8710kmol/(m s)G N k p p --=-=⨯⨯-=⨯
7-6 在及25℃的条件下，用清水在填料吸收塔逆流处理含的SO 2混合气体。进塔气中含SO 2分别为 （体积分数），其余为惰性气体。水的用量为最小用量的倍。要求每小时从混合气体中吸收2000 kg 的SO 2，操作条件下亨利系数 MPa ，计算每小时用水量为多少（m 3）和出塔液中SO 2的浓度（体积分数） 7-7 此题的第二问修改成“出塔气中SO 2的浓度（体积分数）
7-8 ”因条件不够计算不出来，原题第二问是计算出塔液中SO 2的浓度（摩尔分数）。
解：20X =，1110.04
0.417110.04
y Y y =
==-- 相平衡常数为：6
3
4.131040.77101.310E m P ⨯==
=⨯ 由于是低浓度吸收，有：40.77M m ≈= 由物料衡算得：
122000
()=31.25kmol/h 64
V Y Y -=
12min
12
()31.253055.31kmol/h 0.41740.77V Y Y L Y X M
-===- min 1.54582.97kmol/h L L ==
每小时用水量：34582.9718
82.494m /h 1000
Q ⨯=
=
由物料衡算得：121()4582.9731.25kmol/h L X X X -==
10.00682X =
出塔液中SO 2的浓度：1110.00682
0.00677110.00682
X x X ===++
7-9 用清水在吸收塔中吸收NH 3-空气混合气体中的NH 3，操作条件是：总压，温度为20℃。入塔时NH 3的分压为，要求回收率为98%。在 和20℃时，平衡关系可近似写为 Y * = 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 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。 解：1 1.3332
0.0133101.3 1.3332
p Y P p =
==--， 21(10.98)0.020.01330.000266Y Y =-=⨯=
20X =
（1）逆流操作时最小液气比：12min 12
0.01330.000266
() 2.6850.0133
2.742.74
Y Y L V Y X --===-
并流操作时最小液气比：12min 20.01330.000266
()134.260.000266
2.742.74Y Y L V Y --===
由此可知：若完成相同的吸收任务，并流操作时的用水量比逆流操作时用水量大。
（2）由于亨利常数仅是温度的函数，若总压增加，相平衡常数会发生变化，又因
为，该吸收为低浓度吸收，有：M m ≈ 11 2.74101.3277.562kPa E M P ≈=⨯= 22277.562
0.913303.9
E M P ≈
== 加压后，逆流操作时的最小液气比：
12min 12
2
0.01330.000266()0.8950.0133
0.913Y Y L V Y X M --===- 由此可知，完成相同的吸收任务，加压后，逆流操作的用水量小于常压的用水
量，但是加压会增加能耗，这是以增大能耗为代价来减少吸收操作的用水量。
7-10 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 =，入塔气体可溶组分含量为9%（体积），吸收剂入塔浓度为1%（体积）；试求液体出口的最大浓度为多少？ 7-11 7-12 解：1110.09
0.0989110.09
y Y y =
==--
由题可得，液体出口的最大浓度是与入塔气体浓度相平衡的液体浓度： 11,max 0.09890.0861.15
Y X M =
== 液体出口的最大浓度：11,max 10.086
0.0792110.086
X x X ===++
7-13 在填料塔内用清水逆流吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体，SO 2浓度为（体积分数），其余可视为空气。冷却后送入吸收塔用水吸收，要求处理后的气体中SO 2浓度不超过（体积分数）。在操作条件下的平衡关系为Y * = 48X ，所用液气比为最小液气比的倍。求实际操作液气比和出塔溶液的浓度。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。 解：1110.080.0870110.08y Y y =
==--，2220.004
0.00402110.004
y Y y ===--，20X = 逆流操作的最小液气比：12min 10.08700.00402
()45.7820.0870
48Y Y L V
Y M
--=
== 实际操作液气比：min 1.6() 1.645.78273.251L
L V V
==⨯=
由操作线方程可得： 121()0.08700.004020.0011373.251
V Y Y X L --=
== 出塔溶液的浓度：1110.00113
0.00113110.00113
X x X ==≈++
0.02
0.040.060.080.10
Y
Y 1Y *
=48X
7-14 常压（）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 m 3 / h （标准状态），要求吸收率为97%，已知亨利系数为200kPa （低浓度吸收，可视M≈m ）。试计算：（1）每小时被吸收的丙酮量为多少；（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（
7-15 3）若溶液的出口浓度 x 1= ，求所需用水量，此用水量为最小用水量的多少倍？
解：1110.07
0.0753110.07
y Y y =
==--，21(10.97)0.07530.030.00226Y Y =-=⨯=， 20X =
混合气体的摩尔流率：1500
66.964kmol/h 22.4
V =
= 相平衡常数为：200
1.974101.325
E M m P ≈==
= 所以，操作条件下的平衡关系为：* 1.974Y X =
（1）每小时被吸收的丙酮量为：
12()66.964(0.07530.00226) 4.891kmol/h V Y Y -=⨯-=
（2）吸收剂的摩尔流率：3200
177.778kmol/h 18
L =
= 由操作线方程可得：121() 4.891
0.0275177.778
V Y Y X L -=
== 溶液的出口浓度：1110.0275
0.0268110.0275
X x X =
==++ 塔进口处的推动力：1110.0753 1.9740.02750.0210Y Y MX ∆=-=-⨯=
塔出口处的推动力：2220.0022600.00226Y Y MX ∆=-=-=
（3）若溶液的出口浓度 x 1= ，有：10.0305
0.031510.0305
X '==-
由操作线方程可得： 121() 4.891
155.470kmol/h 0.0315
V Y Y L X -'=
==' 最小用水量：12min 1() 4.891
128.218kmol/h 0.0753
1.974V Y Y L Y M
-=
== min 155.470
1.213128.218
L L '==
7-16 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 = 。试求：（1）已知最小液气比为，求其回收率；（2）当液气比为最小液气比的倍，塔高不受限制时该系统的最大回收率；（3）如果吸收因子 A = ，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？ 7-17 7-18
解：
(1) 当最小液气比min
0.24L V ⎛⎫
= ⎪⎝⎭时
回收率为：1212
min
1max 1Y Y Y Y L V X Y M
η--⎛⎫=
==M ⎪
⎝⎭ min
/0.24/0.30.880%L V η⎛⎫
=M === ⎪⎝⎭
（2）L / V = （L /V ）min = × = <
若塔高不受限制时，气液将在塔底达到平衡，此时有塔底 1110.3Y MX X ==
12
12
0.288Y Y X X -=-
21110.30.2880.012Y X X X =-= 最大回收率： 1211
max 11
0.30.01296%0.3Y Y X X Y X η--=
== （3）110.81.25
A ==
1211
10110.90
Y Y η===-- ()()1212221111ln 11ln 111111e OG e Y Y Y N A A A Y Y A A Y A ⎡⎤⎡⎤-=
-+=-+⎢⎥⎢⎥---⎣⎦
⎣⎦ ()111ln 11111A A A η⎡⎤
=
-+⎢⎥--⎣⎦ ()1ln 10.8100.8 5.1510.8OG N
=
-⨯+=⎡⎤⎣
⎦- 又 12
2 3.6m 1.25
OG G L G L MV H H H H H L A =+=+=+= 5.15 3.618.54m OG OG Z N H ==⨯=
7-19 在一逆流填料吸收塔中，用纯水吸收空气 - 二氧化硫混合气中的二氧化硫。入塔气体中含二氧化硫4%（体积分数），要求吸收率为95%，水用量为最小用量的倍，操作状态下平衡关系为Y *=，H OG =2m 。试求：（1）填料层的高度；（2）若改用含二氧化硫%的稀硫酸作吸收剂，Y 1及其他条件不变，吸收率为多少（3）画出两种情况下的操作线及平衡线的示意图。 解：（1）14
0.041796
Y =
=，20.04170.050.0021Y =⨯= ()min /34.50.9532.775L V M η==⨯=
/ 1.232.77539.33L V =⨯=，1//34.5/39.330.877A MV L ===
*12*22111
ln[(11/)1/]ln[(11/)1/]11/11/1OG
Y Y N A A A A A Y Y A η
-=-+=-+---- 11
ln[(10.877)0.877]9.79710.87710.95
=
-+=--
9.797219.6m OG OG Z N H ∴==⨯=
（2）20.0008X ≈，*
10.0417/34.50.0012X ==
其他条件不变，即L/V 不变，则(L/V )min 也不变，
'
12min
'
1max 2
(/)32.775Y Y L V X X -==- ⇒ '1232.775(0.00120.0008)0.0134Y Y -=⨯-= 210.01340.04170.01340.0283Y Y '=-=-=
'1210.0134'32.12%0.0417
Y Y Y η-===
（3）
7-20 在一塔径，逆流操作的填料塔内用清水吸收氨－空气混合气体中的氨，已知混合气体流量为3400m 3/h （标准状况）、其中氨含量为NH 35%（体积分数），吸收率为90%，液气比为最小液气比的倍，操作条件下的平衡关系为Y =，气相体积总传质系数K Y a = 187 kmol/(m 3⋅h)，试求：（1）吸收剂用量；（2）填料层高度；
0.000.010.020.03
0.04
Y
X
（3）在液气比及其它操作条件不变的情况下，回收率提高到95％时，填料层高度应增加多少。 解：（1）10.05
0.052610.05
Y =
=-
出塔氨含量：()()2110.052610.90.00526Y Y η=-=⨯-= 进塔惰性气体含量：3400
(10.05)144.196kmol /h 22.4
V =
⨯-= 最小液气比：12min 1,max 20.05260.00526
() 1.080.0526/1.2Y Y L V X X --===-
实际液气比：
min 1.3() 1.3 1.08 1.404L L
V V
==⨯= 吸收剂用量： 1.404 1.404144.196202.452kmol /h L V =⨯=⨯= （2）求塔底排出水中丙酮含量
121()0.05260.005260.03371.404
V Y Y X L --=
== 塔横截面积：222ππ
1.3 1.327m 44D Ω==⨯=
传质单元高度：OG Ya 144.196
0.581m 187 1.327
V H K =
==Ω⨯ **1122*
11*
22()()(0.0526 1.20.0337)0.005260.008230.0526 1.20.0337ln ln 0.00526m Y Y Y Y Y Y Y Y Y ----⨯-∆===-⨯-- 传质单元数：12OG m 0.05260.00526
5.750.00823
Y Y N Y --=
==∆ 填料层高度为：OG OG 0.581 5.75 3.34m Z H N ==⨯= （3）()()2110.052610.950.00263Y Y η''=-=⨯-=
121()0.05260.002630.03561.404
V Y Y X L '--'===
OG Ya 144.1960.581m 187 1.327
V H K =
==Ω⨯
**1122m *11
*
22()()(0.0526 1.20.0356)0.002630.005480.0526 1.20.0356ln ln 0.00263
Y Y Y Y Y Y Y Y Y ''----⨯-∆===-⨯'-'-
12OG
m 0.05260.00263
9.120.00548Y Y N Y '--'==='
∆
OG OG 0.5819.12 5.30m Z H N ''==⨯=
7-21 由矿石焙烧炉送出来的气体含有SO 2 6%（体积分数），其余可视为空气，冷却送入填料塔用水吸收。该填料层高度为6米，可以将混合气中的SO 2 回收95%，气体速率为600kg 惰气/(m 2⋅h)，液体速率为900 kg/(m 2⋅h)。在操作范围内，SO 2的气
液平衡关系为*2Y X =，7
.0气W a K Y ∝，受液体速率影响很小，而W 气是单位时间内通
过塔截面的气体质量，试计算将操作条件作下列变动，所需填料层有何增减（假设气、液体速率变动后，塔内不会发生液泛）（1）气体速度增加20%； （2）液体速度增加20%。
解：()1220.06/0.940.0638,0.063810.950.00319,0Y Y X ===⨯-== 单位塔截面积空气流量：
()()22V /600/2920.69kmol/m h 0.0057kmol/m s W V =Ω==⋅=⋅
单位塔截面积水的流量：
()()22L /900/1850kmol/m h 0.0139kmol/m s W L Q ===⋅=⋅
1//220.69/500.8276A mV L ==⨯=
()()12OG 221110.0638ln 11/ln 10.82760.82768.427
11/10.82760.00319Y mX N A A Y mX A ⎡⎤-⎡⎤
=
-+=-+=⎢⎥⎢⎥---⎣⎦
⎣⎦OG OG /6/8.4270.712m H Z N ===
（1）当气体流量增加20％，111// 1.20.82760.993A mV L ==⨯=
()()12OG 112211110.0638ln 11/ln 10.9930.99317.838
11/10.9930.00319Y mX N A A Y mX A ⎡⎤-⎡⎤=
-+=-+=⎢⎥⎢⎥---⎣⎦
⎣⎦ ()()0.7
1
11.2 1.136 1.136Y V Y Y Y V K a M K a K a K a M ⎛⎫
==⇒= ⎪⎝⎭
()1OG1OG 1 1.2 1.056 1.0560.7120.752m 1.136V V
Y Y M M H H K a K a
=
===⨯=
所以：OG1OG117.8380.75213.412m Z H N ==⨯=
（2）当液体流量增加20％，21//1.2/1.20.8276/1.20.6897A mV L A ====
()()12OG 222221110.0638ln 11/ln 10.68970.6897 6.22
11/10.68970.00319Y mX N A A Y mX A ⎡⎤-⎡⎤=
-+=-+=⎢⎥⎢⎥---⎣⎦
⎣⎦ 又：气体流量不变，OG H 也不变，OG2OG 0.712m H H ==
所以：OG2OG2 6.220.712 4.43m Z H N ==⨯=
7-22 某制药厂现有一直径为1米，填料层的高度为4米的吸收塔。用纯溶剂逆流吸收气体混合物中的某可溶组分，该组分进口浓度为（摩尔分率），混合气流率为40kmol/h ，要求回收率不低于95%。操作液气比为最小液气比的倍，相平衡关系为Y * = 2X ，试计算：（1）操作条件下的液气比为多少；（2）塔高为3米处气相浓度；（3）若塔高不受限制，最大吸收率为多少？ 7-23 7-24
解：（1）18
0.087092
Y =
=，20.08700.050.0043Y =⨯= ()1212min 1,max 21
/20.95 1.9Y Y Y Y
L V M M X X Y η--=
===⨯=-
/ 1.5 1.9 2.85L V =⨯=，1//2/2.850.702A MV L ===
（2）*12*22111ln[(11/)1/]ln[(11/)1/]11/11/1OG
Y Y N A A A A A Y Y A η
-=-+=-+----
11
ln[(10.702)0.702] 6.36410.70210.95
=
-+=--
OG OG /4/6.3640.6285m H Z N ∴===
当'3m Z =时，设其气液相浓度分别为'X 、'Y ，
'
OG OG OG Z'//H N Z N =不变，则：
又由1212()()V Y Y L X X -=-得：
112(/)()(1/2.85)(0.08700.0043)0.0290X V L Y Y =-=⨯-= 则：11OG 21ln 11/0Y MX N A Y ⎡⎤-=
⎢⎥--⎣⎦
；'
11OG 1ln 11/''Y MX N A Y MX -⎡⎤=⎢⎥--⎣⎦ 111121ln 4ln ''Y MX Y MX Y Y MX ⎡⎤--⎡⎤⨯=⨯⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦
*1/4*3/41/43/42211''()()0.0043(0.087020.0290)0.0180Y mX Y Y Y Y -=--=-⨯= 即 '0.01802'Y X =+ （1） 又由操作线方程 22'' 2.85'0.0043L L Y X Y X X V V ⎛⎫
=
+-=+ ⎪⎝⎭
（2） ∴ （1）、（2）式联解得：'0.0502Y =，'0.0161X =
（3）若塔高不受限制，因为>2，所以，在塔顶达到平衡，最大吸收率为100％。
7-25 在装填有50mm 拉西环的填料塔中用清水吸收空气中的甲醇，直径为880mm ，填料层高6m ，，每小时处理2000m 3甲醇-空气混合气，其中含甲醇5%（体积分数）；操作条件为 K ， kPa 。塔顶放出废气中含甲醇%（体积分数），塔底排出的溶液每kg 含甲醇；在此操作条件下，平衡关系Y = 。根据上述测得数据试计算：（1）气相体积总传质系数K Y a ；（2）每小时回收多少甲醇；（3）若保持气液流量V 、L 不变，将填料层高度加高3m ，可以多回收多少甲醇。 解：（1）10.05/0.950.0526Y ==；220.00263Y y ≈=；20X =
2000/22.4(273.15/298.15)(10.05)77.71kmol/h V =⨯⨯-=
161.2/58 1.0552
0.0202(100061.2)/1852.16
X =
==-
11120.052620.02020.0121Y Y X ∆=-=-⨯=；22220.00263Y Y X ∆=-=
12m 120.01210.00263
0.0062ln(/)ln(0.0121/0.00263)Y Y Y Y Y ∆-∆-∆=
==∆∆
则 12m 0.05260.00263
8.050.0062
OG Y Y N Y --=
==∆ OG Ya OG /()/6/8.050.745m H V K Z N =Ω===
23Ya OG /()77.71/(0.7450.7850.88)171.59kmol/(m h)K V H =Ω=⨯⨯= （2）12()77.71(0.05260.00263) 3.88kmol/h G V Y Y =-=⨯-= （3）V 、L 不变，则
12/() 3.88/0.0202192.24kmol/h L G X X =-==
1/(277.71)/192.240.8085A =⨯=
即OG H 不变，则''/9/0.74512.08OG OG N Z H === 又 12'221
'ln (11/)1/11/OG Y mX N A A A Y mX ⎡⎤-=
-+⎢⎥--⎣⎦
'210.0526ln (10.8085)0.808512.0810.8085Y ⎡⎤=-+=⎢⎥-⎣⎦
'
20.05262.31ln 0.19150.8085Y ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ ⇒ '
20.01/10.07440.8085Y =- '20.01/9.2660.0011Y ==
'12'()77.71(0.05260.0011) 4.0kmol/h G V Y Y =-=⨯-=
' 4.0 3.880.12kmol/h G G G ∴∆=-=-=
7-26 现需用纯溶剂除去混合气中的某组分，所用的填料塔的高度为6m ，在操作条件下的平衡关系为Y = ，当L / V = 时， 溶质回收率可达90%。在相同条件下，若改用另一种性能较好的填料，则其吸收率可提高到95%，请问第二种填料的体积传质系数是第一种填料的多少倍？ 7-27 7-28
解：在同一吸收塔中操作，则有：''
OG OG OG OG
Z N H N H == 1//0.8/1.22/3A mV L ===
1OG 2111
ln (11/)1/ln[(11/)1/]11/11/1Y N A A A A A Y A η⎡⎤=
-+=-+⎢⎥---⎣⎦
11
ln 2/3 4.1612/33(10.9)⎡⎤=
+=⎢⎥-⨯-⎣⎦
1OG
2111
ln (11/)1/ln[(11/)1/]11/11/1'Y N A A A A A Y A η⎡⎤'=-+=-+⎢⎥---⎣⎦
11
ln 2/3 5.9812/33(10.95)⎡⎤=
+=⎢⎥-⨯-⎣⎦
'/()' 5.98 1.44'/()' 4.16OG OG Y Y OG OG Y Y N H V K a K a N H V K a K a ===== ()'
1.44Y Y K a K a
∴
=
7-29 用填料塔解吸某含有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和（摩尔分数）。解吸所用载气为含二氧化碳（摩尔分数）的空气，解吸的操作条件为35℃、，此时平衡关系为Y = 。操作气液比为最小气液比的倍。若取H OL =，求所需填料层的高度？ 7-30 7-31
解：10.00850.008610.0085X =
=-，20.0016
0.001610.0016X ==-
20.00050.000510.0005
Y ==-
由平衡关系Y = 可得：
*1106.030.00860.9112Y =⨯=，*2106.030.00160.1696Y =⨯=
*20.0005/106.030X =≈
最小气液比为：12*min 120.00860.00160.00770.91120.0005
X X V L Y Y --⎛⎫
=== ⎪--⎝⎭
/ 1.450.00770.0111V L =⨯=，4/0.0111/106.03 1.0510L V
A M
=
==⨯ ()()*
4412OL
*422110.0086ln 1ln 1 1.0510 1.0510 1.6811 1.05100.0016X X N A A A X X ⎡⎤-⎡⎤=-+=-⨯+⨯=⎢⎥⎢⎥---⨯⎣⎦⎣⎦
OG OG 0.82 1.68 1.38m Z H N ==⨯=
7-32 某合成氨厂在逆流填料塔中，用NaOH 溶液吸收变换气中的CO 2。已知进塔混合气流量为kg/h ，密度为m 3；进塔的液体流量为kg/h ，密度为1217kg/m 3，粘度为。拟采用乱堆50mm×50mm×的钢制鲍尔环。试估算填料塔的塔径。
解：0.5
0.5
101985012.80.9211135141217mL G a mG L q X x q ρρ⎛⎫⎛⎫
⎛⎫=+=⨯= ⎪⎪
⎪
⎝⎭
⎝⎭
⎝⎭
在乱堆填料泛点线上读出相应的纵坐标值为，即
2
0.2
0.023f G
L L u Y g φϕρμρ⎛⎫==
⎪ ⎪⎝
⎭
对于50mm×50mm×的钢制鲍尔环，66φ=，1000
0.8211217
ϕ==，代入上式得：
泛点气速：0.672m/s f u =
=
取空塔气速为：0.550.550.6720.3696m/s f u u ==⨯=
33113514
8.8710m /h 12.8
mG
vG G
q q ρ=
=
=⨯
塔径： 2.914m D ==
取塔径为。
7-33 在某逆流操作的填料塔内，用清水回收混合气体中的可溶组分A ，混合气体中A 的初始浓度为 （摩尔分数）。为了节约成本，吸收剂为解吸之后的循环水，液气比为，在操作条件下，气液平衡关系为Y * = 。当解吸塔操作正常时，解吸后水中A 的浓度为（摩尔分数），吸收塔气体残余A 的浓度为（摩尔分数）；若解吸操作不正常，解吸后水中A 的浓度为 （摩尔分数），其他操作条件不变，气体残余A 的浓度为多少？
解：（1）解吸塔操作正常时，吸收塔液体出口浓度为：
10.02
0.020410.02
Y =
=-
220.002Y y ≈= 220.001X x ≈= 由操作线方程可得：
()11220.02040.002
0.0010.01331.5
V X Y Y X L -=
-+=
+= ()()()()1122m 11
22
0.0204 1.20.01330.002 1.20.0010.002120.00444ln ln 0.0008
Y MX Y MX Y Y MX Y MX ----⨯--⨯∆=
==--
12OG 0.02040.002
8.6790.00212
m Y Y N Y --=
==∆ （2）解吸塔操作不正常时，OG N 不变，由于2X 变为2X '，则2Y 变为2Y '，1X 变为1X '
2
20.005X x '≈=
化工原理答案-吸收习题参考答案-153
吸收习题参考答案 （注：红色字体标注部分对教材所给答案进行了修正，请核查） 【6-1】 含有8%（体积分数）22C H 的某种混合气体与水充分接触，系统温度为20℃，总压为101.3kPa 。试求达平衡时液相中22C H 的物质的量浓度。 解：混合气体按理想气体处理，则22C H 在气相中的分压为 101.30.088.104p p y kPa kPa ==?=总 22C H 为难溶于水的气体，故气液平衡关系符合亨利定律，并且溶液的密度 可按纯水的密度计算。 查得20℃水的密度为ρ=998.23/kg m 。 由 *A c Hp =， S H EM ρ = 故 *A S p c EM ρ= 查表8-1可知，20℃时22C H 在水中的亨利系数E=1.23?510kPa ， 故 *333 A 5 998.28.104/ 3.65410/1.231018 c kmol m kmol m -?= =??? 【6-2】 总压为101.3 kPa ，温度为20 ℃的条件下，使含二氧化硫为3.0％（体积分数）的混合空气与含二氧化硫为3503/g m 的水溶液接触。试判断二氧化硫的传递方向，并计算以二氧化硫的分压和液相摩尔分数表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数E=3.55310?kPa ，水溶液的密度为998.2kg/3m 。
解：由道尔顿分压定律 101.30.03 3.039p p y kPa kPa ==?=总 液相摩尔分数为（溶液近似按纯水计算）： 0.35 640.0000986998.218x == 稀溶液符合亨利定律，所以： *33.55100.00009860.35p Ex kPa ==??= p ＞p *，二氧化硫由气相向液相传递，进行吸收过程。 用气相分压表示的总推动力为： 3.0390.35 2.689p p kPa *-=-= 与气相浓度相平衡的液相平衡浓度： 3 3.0390.0008563.5510p x E *= ==? 用液相摩尔分数表示的总推动力为： 0.0008560.00009860.0007574x x *-=-= 【6-3】 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气的2CO ，空气中2CO 的体积分数为8.5%，操作条件为15℃、405.3kPa ，15℃时2CO 在水中的亨利系数为1.24510?kPa ，吸收液中2CO 的组成为41 1.6510x -=?。试求塔底处吸收总推动力 y ?、x ?、p ?、c ?、X ?和Y ?。 解：相平衡常数为 5 1.2410=305.9405.3 E m p ?==总 由亨利定律 * 421 1305.9 1.6510 5.04710y mx --==??=? *411 0.085 2.77910305.9 y x m -===? 由道尔顿分压定律 11405.30.08534.45p p y kPa kPa ==?=总
化工原理课后习题答案第七章吸收习题解答
第七章 吸 收 7-1 总压101.3 kPa ，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用， 通过实验测定其亨利系数E 为4.13 MPa ， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m 。（溶液密度近似取为1000kg/m 3） 解：溶质在液相中的摩尔分数：50 640.0139100050 1864 x ==+ 二氧化硫的平衡分压：* 3 4.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==⨯⨯ 相平衡常数：634.1310Pa 40.77101.310Pa E m P ⨯== =⨯ 7-2 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数）， 求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。已知塔内温度为20℃，压强为1.52×105 Pa ，亨利系数E 为48.9MPa 。 解：相平衡常数为：6 5 48.910321.711.5210 E m P ⨯===⨯ 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：1534 0.04305953429 y = =+ 若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即： 41max 0.0430 1.3410321.71 y x m -= ==⨯ 7-3 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。 （1）含 NO 2 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO 2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa ，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =1.68×102 kPa ；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa （绝对压强）。 解：（1）相平衡常数为：513 1 1.6810Pa 1.658101.310Pa E m P ⨯===⨯ * 1 1.658 0.0030.00498 y m x ==⨯=
气体吸收(化工原理)习题及答案
气体吸收（化工原理）习题及答案 气液平衡 1．在常压、室温条件下，含溶质的混合气的中，溶质的体积分率为10％，求混合气体中溶质的摩尔分率和摩尔比各为多少？ 解： 当压力不太高，温度不太低时，体积分率等于分摩尔分率，即 y=0.10 根据 y -1y Y ＝，所以0.110.1-1 0.1Y =＝ 2．向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m 3，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3。试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。 解： 查得30℃，水的kPa 2.4=s p kPa 1.972.43.101*=-=-=s A p p p 稀溶液：3kmol/m 56.5518 1000==≈S M c ρ 421017.556 .5510875.2--?=?==c c x A kPa 10876.110 17.51.9754*?=?==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21 .9710875.2342*??=?==--A A p c H 18543 .10110876.15 =?==p E m 3．在压力为101.3kPa ，温度30℃下，含CO 2 20％（体积分率）空气－CO 2混合气与水充分接触，试求液相中CO 2的摩尔浓度、摩尔分率及摩尔比。 解： 查得30℃下CO 2在水中的亨利系数E 为1.88×105 kPa
CO 2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 kPa)kmol/(m 1096.218 1088.11000345??=??==-S S EM H ρ kPa 3.2033.10120.0* A =?==yp p 334*km ol/m 1001.63.201096.2--?=??==A A Hp c 18523 .1011088.15 =?==p E m 4-101.081852 0.20m y x ?=== 4-4--4 101.0810 1.081101.08x -1x X ?=??=－＝ 4．在压力为505kPa ，温度25℃下，含CO 220％（体积分率）空气－CO 2混合气，通入盛有1m 3水的2 m 3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m 3 时停止进气。经长时间后，将全部水溶液移至膨胀床中，并减压至20kPa ，设CO 2 大部分放出，求能最多获得CO 2多少kg ？。 解： 设操作温度为25℃，CO 2 在水中的平衡关系服从亨利定律，亨利系数E 为1.66×105kPa 。 解： Ex p =*A （1） x p 5*A 1066.1?= 气相失去的CO 2摩尔数＝液相获得的CO 2摩尔数 x cV RT V p p L G =-)(*A A x p ??=??-?118 1000298314.81)5052.0(*A x p 56.551004.44080.0*A 4=?-- （2） （1）与（2）解得：4103.33-?=x 减压后： 830020 1066.15 =?==p E m
化工原理练习题(吸收)
吸收练习题 1.在一个逆流操作的吸收塔中，某截面上的气相浓度为y（摩尔分率，下同），液相浓度为x，在一定温度下，气液相平衡关系为ye=mx，气相传质系数为ky，液相传质系数为kx，则该截面上的气相传质总推动力可表示为，气相传质总阻力可表示为；如果降低吸收剂的温度，使相平衡关系变为ye=m’x，假设该截面上的两相浓度及单相传质系数保持不变，则传质总推动力，传质总阻力中气相传质阻力，液相传质阻力，传质速率。 1、某逆流操作的吸收塔底排出液中溶质的摩尔分率x=2×10-4，进塔气体中溶质的摩尔分 率为y=0.025，操作压力为101.3kPa，汽液平衡关系为y e=50x，现将操作压力由101.3kPa 增至202.6kPa，求塔底推动力(y-y e) 增至原来的倍，(x e-x) 增至原来的倍。 2、某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中的易溶组分，入塔混合气浓度为0.04，出塔混 合气浓度为0.02，操作液气比L/V=2(L/V)min，气液相平衡关系为ye=2x，该吸收塔完成分离任务所需的气相总传质单元数N OG为，理论板数N为。 3、一座油吸收煤气中苯的吸收塔，已知煤气流量为2240（NM3/hr），入塔气 中含苯4%，出塔气中含苯0.8%（以上均为体积分率），进塔油不含苯，取L=1.4 Lmin,已知该体系相平衡关系为：Y*=0.126X，试求： （1）溶质吸收率η （2）Lmin及L (kmol/h) （3）求出塔组成X b(kmol苯/kmol油) （4）求该吸收过程的对数平均推动力?Y m （5）用解析法求N OG； （6）为了增大该塔液体喷淋量。采用部分循环流程，在保证原吸收率的情况下，最大循环量L’为多少，并画出无部分循环和有部分循环时两种情况下的操作线。 4、在一个逆流操作的吸收塔中，某截面上的气相浓度为y（摩尔分率，下同），液相浓度 为x，在一定温度下，气液相平衡关系为ye=mx，气相传质系数为ky，液相传质系数为kx，则该截面上的气相传质总推动力可表示为，气相传质总阻力可表示为；如果降低吸收剂的温度，使相平衡关系变为ye=m’x，假设该截面上的两相浓度及单相传质系数保持不变，则传质总推动力，传质总阻力中气相传质阻力，液相传质阻力，传质速率。 （y-mx，1/Ky=1/ky+m/kx，增大，不变，减小，增大） 5、某逆流操作的吸收塔底排出液中溶质的摩尔分率x=2×10-4，进塔气体中溶质的摩尔分 率为y=0.025，操作压力为101.3kPa，汽液平衡关系为y e=50x，现将操作压力由101.3kPa
化工原理-气体吸收作业(含答案)
气体吸收 1.向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为 2.875×10－2 kmol/m 3 ，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3 。试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。 解： 查得u30℃，水的kPa 2.4=s p kPa 1.972.43.101*=-=-=s A p p p 稀溶液：3kmol/m 56.5518 1000 == ≈ S M c ρ 42 1017.556 .5510875.2--?=?==c c x A kPa 10876.110 17.51.975 4*?=?==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21 .9710875.2342 *??=?== --A A p c H 18543 .10110876.15 =?= =p E m 2．在总压101.3kPa ，温度30℃的条件下, SO 2摩尔分率为0.3的混合气体与SO 2摩尔分率为0.01的水 溶液相接触，试问： （1） 从液相分析SO 2的传质方向； （2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO 2的传质方向； （3） 其他条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa 时SO 2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。 解：(1)查得在总压101.3kPa ，温度30℃条件下SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa 所以 == p E m =3 .1014850 47.88 从液相分析 00627.088 .473.0*=== m y x < x =0.01 故SO 2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。
化工原理--吸收习题及答案
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。
化工原理(下册)课后题答案(第二版)
第七章 传质与分离过程概论 1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。 解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。 120.055/170.09030.055/170.945/290.002/17 0.0034 0.002/170.998/29y y = =+==+ 进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为 10.09030.099310.0903Y = =- 20.0034 0.003410.0034Y ==- 由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。 2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1） 2)B A A B A B A A (d d M x M x x M M w += （2）2A )(d d B B A A B A A M w M w M M w x += 解：（1） B B A A A A A M x M x x M w += B A A A )1(A A M x M x x M -+= 2)B B A )B A )B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2)B B A )B A (B A A (M x M x x x M M +=+ 由于 1B A =+x x 故 2)B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=
（2） B B A A A A A M w M w M w x += 2)()(A d A d B B A A B A A A B B A A A 11)(1 M w M w M M M w M w M w M w x +-+=- 2)(B A 1(B B A A )B A M w M w M M w w ++= 2)(B B A A B A 1M w M w M M += 故 2)(d A d B B A A B A A M w M w M M w x += 3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。管内N 2的温度为373 K ，总压为101.3 kPa ，管两端CO 的分压分别为70.0 kPa 和7.0 kPa ，试计算CO 的扩散通量。 解：设 A ——CO ； B ——N 2 查附录一得 s m 10318.024AB -?=D ()31.3kPa kPa 703.101A1B1=-=-=p p p 总 ().3kPa 49kPa 0.73.101A2B2=-=-=p p p 总 kPa 12.57kPa 3.313.94ln 3.313.94ln B1 B2B1B2 BM =-=-=p p p p p ()()()()s m kmol 10273.3s m kmol 7.0-70.012 .5735.03738.3143.10110318.02624A2A1BM AB A ??=???????=-= --p p RTzp P D N 4. 在总压为101.3 kPa ，温度为273 K 下，组分A 自气相主体通过厚度为0.015 m 的气膜扩散到催化剂表面，发生瞬态化学反应B 3A →。生成的气体B 离开催化剂表面通过气膜向气相主体扩散。已知气膜的气相主体一侧组分A 的分压为22.5 kPa ，组分A 在组分
化工原理习题答案(第七章)
第7章吸收 7-1．100g水中溶解1gNH3，从手册查得20C 时 NH3的平衡分压为986.6Pa，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H（单位为kmolm3kPa1）和相平衡常数m， 总压力为100kPa。（答：H0.59kmolm3kPa1,m0.943） 解： 117 3 c0.582kmolm， 1011000 c0.582 1m 3 H0.59molPa， Pe0.9866 7.4760 y0.0099， e 100101.3 117 x0.0105， 1100 1718 y0.0099 e。m0.943 x0.01050 *3.313106,式中p为氧在气相中的7-2．10C时氧在水中的溶解度的表达式px 平衡分压，kPa；x为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为21%，试求总压为 101kPa时，每 3 m水中可溶解多少g氧？（答： 3 11.4gm，或 3 0.35molm） 解：Pe0.21101.321.3kPa， Pe21.3 6 x， 66.4210 6 3.313103.31310 6 6.421032 3 c11.4gm。 181000 7-3．用清水吸收混合气中的NH3，进入常压吸收塔的气体含NH3体积分数为6%， 吸收后气体含NH3体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为 1 0.12kmolNH3kmol水。 此物系的平衡关系为Y2.52X。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶ΔY0.00402，底ΔY10.034） 2 y0.06y0.004 12 解：Y0.064，Y0.0402， 1y2y 1110.061210.004 塔底：Y e2.52X2.520.0120.03024， 塔顶：Y e2.52X2.5200， 塔顶气相推动力Y0.00402， 2 塔底气相推动力Y1Y1Y e,10.0640.030240.034。
化工原理吸收练习卷(附有答案)
第二章 吸收 填空题 1．脱吸因数s 的表达式为，在Y-X 坐标系下的几何意义是；平衡线斜率与操作线斜率之比。 2．在气体流量、气相进出口组成和液相进出口组成不变时，若减少吸收剂用量，则操作线将 靠近 平衡线，传质推动力将 减小 ，若吸收剂用量减至最小吸收剂用量时，设备费用将———————无穷大—————————。 3. 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。 4.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???（增大、减小），随压力增加而???减小???（增大、减小）。 5. 根据双膜理论两相间的传质阻力主要集中在————，增加气液两相主体的湍流程度，传质速率将——。答案：相界面两侧的液膜和气膜中；增大 6．难溶气体属——————————————控制，主要传质阻力集中于——————侧。 答案：液膜；液膜 7．双膜理论的基本假设是：⑴————————————————————————；⑵————————————————————————；⑶—————————————————————————。 8. 等分子反方向扩散适合于描述——————————过程中的传质速率关系。一组分通过另一停滞组分的扩散适合于描述————————————————过程中传质速率关系。 答案：精馏；吸收和脱吸 9. 一般情况下取吸收剂用量为最小用量的——————倍是比较适宜的。 答案：1。1——2。0 10 . 吸收操作的是各组分在溶液中的溶解度差异，以达到分离气体混合物的目的。 11. 亨利定律的表达式Ex p =* ，若某气体在水中的亨利系数E 值很大，说明该气体是___难溶__________气体。 12. 对接近常压的溶质浓度低的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E_____，相平衡常熟m_____，溶解度系数_______。不变 减小 不变 13. 由于吸收过程中气相中溶质分压总是_____________。溶质的平衡分压，因此吸收操作总是在平衡线的_____________。大于 上方 14．吸收过程中 ，X K 是以_____________为推动力的总吸收系数，它的单位是___________。 15．水吸收氨——空气混合气中的氨，它是属于________________控制吸收的过程。气膜 16．在1atm ，20℃下某低浓度气体混合物被清水吸收，若气膜吸收系数G k =0.1 kmol/(，液膜吸收系数L k =0.25 kmol/( ，溶质的溶解度系数H=150 kmol/(m 3.atm )，则该溶质为___________气体，气相吸收总系数Y K =_____________ kmol/(m 2.h .ΔY)。易溶 0.0997 17. 若总吸收系数和分吸收系数间的关系可以表示为G L L k H k K +=11，其中1/L k 表示_____，当___项可以忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。
化工原理 吸收习题
1.依据溶解度曲线所表现的规律性可以得知，___________压力和___________温度对吸收 操作有利，因为可以增加气体的溶解度；反之，___________压力和___________温度则有利于脱吸过程。（提高，降低） 2.某高度无穷大的连续逆流吸收塔，吸收剂为纯溶剂，入塔气体的体积浓度为7 %，相 平衡关系式为Y*=2X，问：吸收率为100%时，液气比（摩尔）为____________；吸收率为75%时，液气比（摩尔）为_____________。 1)对一定气体和一定溶剂，一般来说，亨利系数E随温度升高而，溶解度系 数H随温度升高而；在同种溶剂中，难溶气体的E值易溶气体的 E值，难溶气体的H值易溶气体的H值。 2)若气体处理量V已确定，减少吸收剂用量L，吸收操作线斜率变小，结果使出塔 吸收液浓度，吸收推动力。若塔底流出的吸收液与刚进塔的混合 气达到平衡，此时吸收过程的推动力变为，此种状况下吸收操作线斜率称 为。 二、选择（10分） １、对于易溶气体，H值__________，K G_________ k G 。( ) A．很大，< B．很小，> C．很小，≈D．很大，≈ ．对于难溶气体，H值________，K L ____ k L。（） A：很大，< B：很小，> C：很小， D：很大，= 三、请回答下列问题（10分） 1.吸收实验采用了什么物系？实验目的是什么？ 2、何谓双膜理论： ⑴溶质A由气体主体传递至两相界面，传质阻力集中在有效气膜中; ⑵在两相界面上溶解，两相界面上传质阻力很小，小到可以忽略，即界面上气液两相处于平衡状态，无传质阻力存在; ⑶A由两相界面传递至液相主体，传质阻力集中在有效液膜中。 2．根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在什么地方？增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将会如何变化？ 相界面两侧的液膜和气膜中；增大 3．对于高浓度气体吸收，为什么不能用脱吸因子法或对数平均推动力法，而必须用图解积分或数值积分的方法进行吸收过程计算？ 因为脱吸因子法和对数平均推动力法都是基于稀溶液的相平衡线为直线的假设，而对于高浓度气体吸收，该假设不再成立，所以这两种方法不再适用，必须针对相平衡曲线运用数
化工原理吸收习题及答案
化工原理吸收习题及答案 化工原理吸收习题及答案 化工原理是化学工程专业的一门基础课程，主要涉及化学反应原理、物质转化和传递过程等内容。其中，吸收是一种常见的分离和纯化技术，在化工生产中起到重要作用。为了帮助学生更好地理解和掌握吸收原理，以下将介绍一些化工原理吸收习题及答案。 习题一：某化工厂需要将氨气从废气中吸收出来，工艺流程如下：氨气从废气中通过气体吸收塔进入吸收液中，吸收液中的氨气通过反应与溶液中的酸发生反应生成盐类。请回答以下问题： 1. 吸收液中的酸应选择什么样的性质？ 2. 如何选择合适的吸收液浓度？ 3. 吸收液中酸的浓度越高，吸收效果会如何变化？ 答案一： 1. 吸收液中的酸应选择具有较强酸性的物质，例如硫酸、盐酸等。这样的酸性物质可以与氨气快速反应生成盐类，实现氨气的吸收。 2. 吸收液的浓度应根据氨气的浓度和吸收效果要求来选择。一般来说，如果氨气浓度较高，吸收液的浓度也应相应提高，以增加吸收效果。 3. 吸收液中酸的浓度越高，吸收效果会更好。因为酸浓度越高，氨气与酸反应生成盐类的速率越快，吸收效果也就越好。 习题二：某化工过程中，需要从气体混合物中吸收二氧化硫。已知气体混合物中的二氧化硫浓度为10%，请回答以下问题： 1. 选择合适的吸收液时，应考虑哪些因素？
2. 如果吸收液中的溶剂选择不当，会对吸收效果产生什么影响？ 3. 吸收液中的溶剂浓度选择应如何确定？ 答案二： 1. 在选择合适的吸收液时，应考虑溶剂与待吸收气体的亲和力、反应速率、溶 解度等因素。合适的吸收液应能够与二氧化硫发生反应生成稳定的产物，并且 具有较高的溶解度。 2. 如果吸收液中的溶剂选择不当，可能会导致吸收效果不佳甚至无法吸收。例如，如果溶剂与二氧化硫反应生成的产物不稳定，会导致产物再次分解释放出 二氧化硫，从而无法实现吸收的目的。 3. 吸收液中的溶剂浓度选择应根据二氧化硫的浓度和吸收效果要求来确定。一 般来说，如果二氧化硫浓度较高，吸收液的溶剂浓度也应相应提高，以增加吸 收效果。 通过以上习题及答案的讨论，我们可以更深入地了解化工原理中的吸收过程。 吸收作为一种常见的分离和纯化技术，在化工生产中具有广泛的应用。通过选 择合适的吸收液和调节吸收条件，可以实现对特定气体的高效吸收和分离，从 而提高产品纯度和质量。在实际工程中，还需考虑吸收液的再生和回收等问题，以实现循环利用和节能减排的目标。 总结起来，化工原理吸收习题及答案的学习对于化学工程专业的学生来说至关 重要。通过理论与实践的结合，可以更好地理解和掌握吸收原理，为将来的工 程实践打下坚实的基础。希望以上内容能够对学生们的学习和实践有所帮助。
化工原理 吸收计算题(KEY)答案
吸收计算题-10题-2012 （一）某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为V=16kol/)(2m h ⋅，操作压力 P=101.3kPa 。已知容积传质系数)/(6.643m h kmol a k y ⋅=，)/(6.163m h kmol a k L ⋅=，相平衡关系为A A c p 62.4=（式中气相分压A p 的单位是kPa ，平衡浓度单位是3 /m kmol ）。求： （1）容积总传质系数a K y 及传质单元高度OG H ； （2）液相阻力占总传质阻力的百分数。 解： （1）由亨利定律 x Hc Hc Ex P M ⋅=== mx y = M M M c c P Hc m 0456.03 .10162.4/===∴ 3/6.16m h kmol c ac k a k M M L x ⋅== kmol m h c c a k m M M x /1075.26.160456.033⋅⨯==∴- a k m a k a K x y y +=11=kmol m h /0182.01075.26 .64133⋅=⨯+- 3/9.54m h kmol a K y ⋅=∴ )(291.09 .5416m a K V H y OG === （1）液相阻力占总阻力的百分数为： %1.15151.00182 .01075.2/1/3 ==⨯=-a K a k m y x （二）某填料吸收塔用含溶质0002.02=x 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01.01=y 回收率可达90.0=η。已知物系的平衡关系为y=2x 。 今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至00035.02 ='x ，试求： （1） 可溶组分的回收率η'下降至多少？ （2） 液相出塔摩尔分数1 x '升高至多少？ 解： （1）001.0)9.01(01.0)1(12=-⨯=-=ηy y 667.03 2/1===V L m A
化工原理吸收部分模拟试题及答案
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 。
吸收习题解答07级用
化工原理（下）第二章吸收习题解答p147-148 10.根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案，示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线，并用图中表示浓度的符号标明各操作线端点坐标。 a Y 1a X 1a X 2a Y 2b X 1b Y 1b X 2b Y 2(a) (b) a Y 1a X 1a X 2a Y 2b X 1b Y 1b X 2b Y 2(a)(b) a Y 1a X 1a X 2a Y 2b X 1b Y 1b X 2b Y 2(a)(b) （1） (2) (3) 解；流程布置方案（1）的操作线方程： ()()1212a b a b V Y Y L X X -=- ()()2222..b b T X Y Y X −−→塔顶 ()()1111..a a B X Y Y X −−→塔底 1. 在总压101.3kPa 及25℃下，氨在水中的溶解度为1 g (NH 3)/100g(H 2O)[ 30℃, 氨在水中的溶解 度为1.72g; 20℃, 氨在水中的溶解度为0.8g]。氨气分压0.987kPa [ 30℃氨气分压0.8]。若氨水的气液平衡关系符合亨利定律，，试求溶解度系数H 及相平衡常数m 。 解：【p79例2-2/147习题1】 0.987 0.0097101.325y *= = 1047.018100017101710=+=x 0.00970.9260.01047 y m x *= == 5 4 0.926 1.013109.1410E mp Pa ==⨯⨯=⨯ 3 4444 1000 55.5180.5909.14109.14109.14109.1410 C M M kmol H m Pa E ρρ ======⋅⨯⨯⨯⨯
化工原理课后习题答案
1,解：（1） y = 0.008 x = + y = 7.17 ⨯ 104 kmol 3 (3) y = = 9.875⨯10-5 kmol 3 2，解： y = 0.09 x = 0.05 y = 0.97x = 1.71⨯10-5 m 故 D G = s 1⨯ 21.5 2 + 20.12 粘度 (293K )μ = 1.005CP , 分子体积 V A = 3.7 + 24.6 = 28.3cm mol D L = 7.4 ⨯10-8 (2.6 ⨯13)2 ⨯ 293 ( ) = 1.99 ⨯10-5 cm 2 s 或1.99 ⨯10-9 m 2 s (96.2 +100.6)= 98.4 kN m 2 代入式 P BM = ( ) 10 = - 0.24 ⨯10-4 8.314 ⨯ 295x (101.3 )(0.66 - 5.07) 5，解：查 25 C 水汽在空气中扩散系数为D = 0.256 cm s ⎛ T ⎫ 80 C 下 ， D 2 = D 1 2 ⎪⎪ ⎛ 353 ⎫ 第七章 吸收 * 10 10 17 1000 17 18 = 0.1047 m = * x = 0.008 0.01047 = 0.764 E = mp = 0.764 ⨯1.013⨯105 = 7.74 ⨯104 Pa H = C E = 55.5 7.74 ⨯10 4 m ⋅ Pa （2） P = 301.9KPa H,E 不变，则 m = E P = 7.74 ⨯104 301.9 ⨯103 0.2563 * 5.9 ⨯103 301.9 ⨯103 = 0.0195 x = 0.01047 m = y * x = 0.0195 0.01047 = 1.862 E = mp = 1.862 ⨯ 301.9 ⨯103 = 5.62 ⨯105 Pa H = C E = 55.5 5.62 ⨯10 5 m ⋅ Pa * y * = 0.97 ⨯ 0.05 = 0.0485 < y = 0.09 ∴吸收 同理也可用液相浓度进行判断 3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。现 P = 1atm ， T = 293k , M A = 36.5, M B = 29, ∑V A = 1.98 +19.5 = 21.5 2 1 1 HCl 在水中的扩散系数 D L .水的缔和参数α = 2.6, 分子量 M s = 18, 3 1 4，解:吸收速率方程 N A = -(D RTx )(P P BM )(P A 2 - P A 1 ) 1 和 2 表示气膜的水侧和气侧，A 和 B 表示氨和空气 P A 1 = 0.05⨯101.3 = 5.07 kN m 3 P A 2 = 0.66 kN m 2 P B 1 = 101.3 - 5.065 = 96.2 kN m 2 P B 2 = 101.3 - 0.66 = 100.6 kN m 2 1 2 -3 x=0.000044m 得气膜厚度为 0.44mm. o 2 o 1.75 ⎝ T 1 ⎭ 1.75 = 0.256 ⨯ ⎪ ⎝ 298 ⎭ = 0.344 cm 2 = 3.44 ⨯10-5 cm 2 s
化工单元操作吸收习题与答案
化工单元操作吸收试题 一、 填空题： 1、溶解平衡时液相中___溶质的浓度___,称为气体在液体中的平衡溶解度;它是吸收过程的____极限____,并随温度的升高而____减小___,随压力的升高而___增大____。 2、压力____增大___，温度____降低_____，将有利于解吸的进行。 3、由双膜理论可知,____双膜___为吸收过程主要的传质阻力;吸收中,吸收质以_____分子扩散____的方式通过气膜,并在界面处____溶解____,再以____分子扩散____的方式通过液膜。 4、填料塔中,填料层的压降与_____液体喷淋量_____及_____空塔气速_____有关,在填料 塔的△P/Z 与u 的关系曲线中，可分为____恒持液量区___、 ____载液区____及___液泛区____三个区域。 5、吸收操作的依据是____混合物中各组分在同一溶剂中有不同的溶解度____,以达到分离气体混合物的目的。 6、亨利定律的表达式Ex p =*，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。 7、对极稀溶液，吸收平衡线在坐标图上是一条通过 原 点的 直 线。 8、对接近常压的低溶质浓度的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E ___不变___，相平衡常数m ___减小____，溶解度系数H ____不变_____。 9、由于吸收过程中，气相中的溶质组分分压总是___大于_____溶质的平衡分压，因此 吸收操作线总是在平衡线的____上方_____。 10、吸收过程中，X K 是以___X * - X ___为推动力的总吸收系数，它的单位是___kmol/(m 2.s)__。 11、若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为G L L k H k K +=11，其中L k 1表示___液膜阻力____，当___H/k G ____项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 12、在1atm 、20℃下某低浓度气体混合物被清水吸收,若气膜吸收系数1.0=G k kmol/(m 2.h.atm),液膜吸收系数25.0=L k kmol/(m 2.h.atm),溶质的溶解度系数150=H kmol/(m 3.atm),则该溶质为易溶_气体,气相吸收总系数=Y K ____0.0997___kmol/(m 2.h.△Y)。 13、吸收操作中增加吸收剂用量，操作线的斜率___增大___，吸收推动力___增大___。 14、当吸收剂用量为最小用量时，完成一定的吸收任务所需填料层高度将为___无限高。 15、用吸收操作分离气体混合物应解决下列三方面问题：_溶剂的选择 、 溶剂的再生 与 吸收设备 。 16、在填料塔操作时，影响液泛气速的因素有__填料的特性___ 、___流体的物性___和____液气比_____。 17、在填料塔设计中，空塔气速一般取____液泛_____气速的50% ~ 80%。若填料层较 高，为了有效地润湿填料，塔内应设置____液体的再分布____装置。
化工原理课后作业(吸收)
6．吸收 一、单选题 1．用纯溶剂吸收混合气中的溶质。逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y2和吸收率ϕ的变化为：（）。C （A）y2上升，ϕ下降（B）y2下降，ϕ上升 （C）y2上升，ϕ不变（D）y2上升，ϕ变化不确定 2．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则气相总传质单元数（）。 B A 增加 B减少 C不变 D不定 3．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（）。A A 增加 B减少 C不变 D不定 4．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口液体组成（）。A A 增加 B减少 C不变 D不定 5．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元数将（）。 C A 增加 B减少 C不变 D不定 6．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元高度将（）。 C A 增加 B减少 C不变 D不定 7．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相出口组成将（）。 A A 增加 B减少 C不变 D不定 8．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则液相出口组成将（）。 A A 增加 B减少 C不变 D不定
9．正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以至液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生？ C （A）出塔液体浓度增加，回收率增加 （B）出塔气体浓度增加，但出塔液体浓度不变 （C）出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加 （D）在塔下部将发生解吸现象 10．最大吸收率与（）无关。 D A 液气比 B液体入塔浓度 C相平衡常数 D吸收塔型式 11．逆流填料吸收塔，当吸收因数A<1且填料为无穷高时，气液两相将在（）达到平衡。 B A 塔顶 B塔底 C塔中部 D塔外部 12．某吸收过程，已知k y= 4⨯10-1 kmol/m2.s，k x= 8⨯10-4 kmol/m2.s，由此可知该过程为（）。 A A 液膜控制 B气膜控制 C判断依据不足 D液膜阻力和气膜阻力相差不大 二、填空题 1．物理吸收操作属于（）过程。传质 2．物理吸收操作是一组分通过另一停滞组分的（）扩散。单向 3．当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/K y=1/k y+（）1/k x。m 4．吸收塔底部的排液管成U形，目的是起（）作用，以防止（）。 液封作用气体倒灌 5．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 6．若吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率（）。 增大 7．若吸收剂入塔浓度X2降低，其它操作条件不变，则出口气体浓度（）。降低 8．含SO2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为0.02 kmol/m3的SO2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*=1.62c （大气压），则SO2将从（）相向（）相转移。气相液相