一、填空题
1. 吸收操作的原理是__利用混合气体中各组分在溶剂中溶解度不同____。 2. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,当总压增大时,亨利系数E将_ B. 不变; ____,相平衡常数m将___ A. 增大__,溶解度系数H将__ B. 不变___。 A. 增大; B. 不变; C. 减小; D. 不确定。
3. 在吸收操作中,以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为___ 。 4. 等分子反方向扩散通常发生在___精馏____单元操作过程中;一组分通过另一停滞组分的扩散通常发生在___吸收____单元操作过程中。
5. 双膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的模型参数分别是__δ___、_θ____和_____。 6. 增加吸收剂用量,操作线的斜率_____增加________,吸收推动力_增大____________。 7. 脱吸因数的定义式为_S?*
mV,它表示相平衡常数与操作线斜率_之比。 L6. 推动力(P-P)与吸收系数_KG____相对应。
7一般而言,两组分A、B的等摩尔相互扩散体现在 精馏 单元操作中,而A在B中的单向扩散体现在 吸收 单元操作中。
8、在传质理论中,最具有代表性的三个模型分别是: 双膜理论 、 溶质渗透理论 、表面更新理论 。在吸收的理论分析中,当前仍采用 双膜理论 模型作为基础。 10、对于难溶气体的吸收过程,其主要阻力在液膜中,其吸收速率由液膜阻力控制。 11、用气相浓度△p为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的传质速率方程为NA=kG
(p-pi) ,以总传质系数表达的传质速率方程为 NA=KG(p-p*) .
12、在常压下,20℃时,氨在空气中的分压为114mmHg,与之平衡的氨水浓度为
15(kgNH3/100kgH2O).此时亨利系数E= 831.4mmHg ,相平衡常数m= 1.094 .
13、吸收操作中,对吸收剂的要求有 、 、 、 。
14、在常压下用水逆流吸空气中的CO2,若将用水量增加则出口气体中的CO2量将(增加 )气相总传质系数Kya将(减少 )。. 增加,减少,不变 15、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y1=0.06,要求出塔气体浓度y2=0.008,则最小液气比为________. 1.733
二、选择题
1、双组分气体(A、B)在进行稳态分子扩散时,分别表示在传质方向上某截面处溶质A的扩散
速率和传质速率,当整个系统为单向扩散时,则扩散速率和传质速率关系是 C 。
A) |JA|大于|NA|;B) |JA|等于|NA|;C) |JA|小于|NA | ;D)无法确定它们的大小。 2、正常操作下的逆流吸收塔,若因某种原因使液体量减小以致液汽比小于原定的最小液气比时,则 。
A)出塔液体浓度X1增加,回收率增加;B)出塔气体浓度Y2增加,但X1不变;C)出塔气体浓度Y2和出塔液体浓度X1均增加;D)在塔的下部发生解吸现象。
3、在填料塔中,用清水吸收混合气中的氨,当水泵发生故障使上水量减小时,气相总传质单元
9
数NOG将 。
A)增大;B)减小;C)不变;D)无法确定。
4、根据双膜理论,当被吸收组分在液相中溶解度很小时,与以液相浓度表示总推动力相对应的总传质系数 B 。
A)大于液相传质分系数;B)近视等于液相传质分系数;C)小于气相传质分系数;D)近视等于气相传质分系数。
5、对吸收操作影响较大的填料特性是…………………………………………………(A )。 A. 比表面积和自由体积; B. 机械强度; C. 对气体阻力要小;
6、低浓度逆流吸收操作中,若其他操作条件不变,仅增加入塔气量,则:气相总传质单元高度气相总传质单元数NOG将 B ; 出塔气相组成Y2将A ; 出塔液相组成X1将 A ;HOG将 A ;溶质回收率将 B
A.增加;B.减小;C.不变;D.不确定
7、下述说法中错误的是 B .
A 溶解度系数H值很大,为易溶气体; C. 享利系数E值很大,为难溶气体; B亨利系数E值很大,为易溶气体; D. 平衡常数m值很大,为难溶气体; 8.下述说法中正确的是 D 。
A.用水吸收氨属难溶气体的吸收,为液膜阻力控制;
B.常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体的吸收,为气膜阻力控制; C.用水吸收氧属难溶气体的吸收,为气膜阻力控制;
D.用水吸收二氧化硫为具有中等溶解度的气体吸收, 气膜阻力和液膜阻力都不可忽略.
9.低浓度的气膜控制系统,在逆流吸收操作中,若其它操作条件不变,而入塔液体组成x2增高时,则气相总传质单元数NOG将( C );气相总传质单元高度HOG将( A ) ;气相出口组成y2将( A) ; 液相出口组成x1将( ) A 增加 ; B 减少 ; C 不变 ; D 不定 ; 10.低浓度气体吸收中,已知平衡关系y = 2 x , kxa = 0.2Kmol/m·s,kya=2×10 Kmol/m·s,则此体系属___ A ___ ( A 气膜;B 液膜; C 气,液双膜)控制,总传质系数近似为kya= D ________ Kmol/m·s. A 2 ; B 0.1 ; C 0.2 ;D 2×10
11.通常所讨论的吸收操作中,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。 三、判断改错题
1. 在吸收塔中,溶质气体在混合气中的分压,大于与吸收剂中溶质浓度成平衡的分压时,则
发生吸收。………………………………………………………………………( √ ) 2. 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 易
溶气体。……………………………………………………………………( × )
3. 工业上一般吸收是在吸收塔中进行的。象传热一样气液间逆流操作有利于吸收完全并可获
得较大的吸收推动力。(√ )
10
3
-4
3
-4
3
4. 在一般情况下,混合气体的有关计算可按理想气体方程和道尔顿分压定律进行。其气体组
分的体积分率等于其摩尔分率,亦等于其分压分率。(√ )
四、计算题
1.在常压逆流操作的填料塔内,用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A 。入塔气体中A 的摩尔分率为0.03,要求吸收率为95%。 已知操作条件下的解吸因数为0.8 ,物系服从亨利定律,与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。 试计算:
(1)操作液气比为最小液气比的倍数; (2)出塔液体的浓度; (3)完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG。 解:(1)Y?1.0X, L?V A?L 两线平行,又 Z?NOG*HOG,HOG?0.6m mVLLY?Y2Y?Y2?1.2()min?1.21?1.21?1 VVX1*?X2X1*Y1?y10.03??0.0309,1?y11?0.03*X1?Y1?0.0309 m解得 Y2=0.0052
?Ym?Y2?mX2?Y2NOG?Y1?Y20.0309?0.0052??4.94Y20.0052Y1?Y20.0309?0.0052??83.2%Y10.0309Z?NOG?HOG?4.94?0.6?6m(2)?A?
2.一逆流吸收塔用液体溶剂吸收混合气体中的溶质A,已知气液两相平衡关系为y=x,气液的
进塔组成分别为y1=0.1, x2=0.01(均为摩尔分率)。求(1)当吸收率为0.8时,最小液气比(L/G)min为多少?(2)若液气比L/G为最小液气比(L/G)min的1.5倍,液体出塔的组成x1为多少? 解:已知 y?x,?m?1,y1?0.1,x2?0.01.
1) ??0.8时, y2?(1??)y1?0.1(1?0.8)?0.02
y?y20.1?0.02L()min?1?0.89yG0.1?0.011?x2m Ly1?y20.1?0.02?,1.335?x1?0.01, ?x1?0.06993 x1?x2即 2) 当 G
11
3.用清水在一塔高为10m的填料塔内吸收空气中的丙酮蒸气。已知入塔混和气体质量流量为
0.668kg/(m2?s),其中含丙酮0.02(摩尔分数),水的流速为0.065kmol/(m2?s),在操作条件下,相平衡数为1.77,气相总体积吸收系数KYa=0.0231kmol/(m3?s),当丙酮的吸收率为98.8%时,该塔是否合用?
Y1?解:已知
y10.02??0.021?y11?0.02;
Y2?Y1(1??)?0.02?(1?0.988)?0.00024
M?y1?MA?(1?y1)MB?29.58kg/kmol
S?mV1.77?0.668/29.58??0.615L0.065
NOG?HOG??11ln?(1?S)?S??9.061?S?1??? V0.668/29.58???0.9776mKYa?0.0231
Z?NOG?HOG?9.06?0.9776?8.857m﹤实际吸收塔Z?10,所以该吸收塔合用,能够完成分
'离任务。
4.现用一逆流吸收塔,用清水吸收混合气中的丙酮,气体处理量为每小时1400标准立方米,已
知混合气体中含丙酮0.07(摩尔分率,下同),其余为不溶性气体。操作条件下的平衡关系为ye=1.68x,若要求丙酮回收率为96%,出塔溶液中丙酮的浓度为0.023,试求:(1)塔顶液相喷淋量为多少(以kg/h计)?
(2)若此塔的气相总传质单元高度HoG=2.15m,则此塔的填料层高度应为多少m? (3)在丙酮回收率不变情况下,现用增加填料层高度的方法减少吸收剂用量,则最少吸收剂用量为多少,此时填料层高度为多少?
解: 气体处理量 : G?1400/22.4?62.5kmol/h
??0.96时,y2?y1(1??)?0.07?(1?0.96)?0.0028 1)L(x1?x2)?G(y1?y2)
G(y1?y2)62.5(0.07?0.0028)??182.61kmol/h?3287kg/hx1?x20.023?0
1?0.07?1.68?0.023?0.03136 2)?y1?y1?mx
L?
?y2?y2?mx2?0.0028?1.68?0?0.0028 ?y1??y20.03136?0.00280.02856?ym????0.01182?y10.031362.4159lnln0.0028?y2
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