第九章 吸收自测题答案.docx
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第九章吸收自测题答案
第二章吸收
一.填空题
1、压力__________,温度__________,将有利于吸收的进行。
增加,下降
2、对于接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,在吸收操作中温度不变,压力增加,可使相平衡常数__________,传质推动力__________。
减小,增大
3、生产上常见的解吸方法有___________、____________、__________。
升温,减压,吹气
4、吸收操作的原理是__________________。
混合气体中各组分在溶剂中溶解度的差异
5、增加吸收剂用量,操作线的斜率___________,吸收推动力___________。
增大,增大
6、所谓气膜控制,即吸收总阻力集中在______一侧,而_______一侧阻力可忽略;如果说吸收质气体是属于难溶气体,则此吸收过程是________控制。
气膜,液膜,液膜
7、某逆流填料吸收塔,用纯溶剂吸收混合气中的易溶组分,已知入塔yb=8%(摩尔比),平衡关系y=2x。
现设填料层无穷高,若液气比(摩尔数之比)为2.5时,吸收率=____________%。
(2)若液气比为1.5时,吸收率=_____________%。
100%75%
8、在设计吸收塔时,增加吸收剂用量,将使操作线的斜率__________和吸收过程的推动力(Δym)________。
变大,变大
9、已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.00625atm、E2=0.0011atm、E3=0.0035atm,则三者温度的关系为___________。
t1>t3>t2
10、实验室用水吸收空气中的CO2,基本属于_________控制,气膜阻力______液膜阻力。
液膜控制、小于
11、浓度高,漂流因子(),主体流动的影响大。
低浓度时,漂流因子近似等于1,主体流动的影响小。
大,大
12、()和()有利于吸收操作过程;而()和()则有利于解吸操作过程。
加压,降温,减压,升温
13、操作点P离平衡线越近,则总推动力就(越小)。
14、操作线斜率越小,越靠近平衡线,传质推动力(越小),对传质越(不利)。
二、单项选择题(每空2分,共30分)
1对常压操作的低浓度吸收系统,当系统总压在较小范围内增加时,亨利系数E将(C),相平衡常数将(B),亨利系数H将(C)。
A.增加B.降低C.不变D.不确定
2在逆流吸收塔中,吸收过程为气膜控制,若进塔液体组成X2增大,其他条件不变,则气相总传质单元高度将(C)。
A.增加B.降低C.不变D.不确定
3、在气体混合物与某液体系统的y-x图中,操作线在平衡线下方,说明该过程为(B)
A.吸收B.解吸C.平衡D.不能估计
4、下列说法错误的是(A.C)。
A.溶解度系数H值很大,为难溶气体
B.亨利系数E值很大,为难溶气体
C.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
5、低浓度逆流吸收操作中,若其它操作条件不变,仅增加入塔气量,则气相总传质单元高度将(A);气相总传质单元数将(B)
A.增加B.减少C.不变D.不确定
6、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
7.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C.操作最为经济B.吸收推动力趋向最大D.填料层高度趋向无穷大
8.吸收塔设计中,最大吸收率ηmax与(D)无关
A.液气比B.液体入塔浓度C.相平衡常数D.吸收塔型式
9.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___A__。
A.xe-x;B.x-xe;C.xi-x;D.x–xi
10.操作中的吸收塔,当其它操作条件不变,仅降低吸收剂入塔浓度,则吸收率将(A);又当用清水作吸收剂时,当其它操作条件不变,仅降低入塔气体浓度则吸收率将(C)
A、增大;B、降低;C、不变;D、不确定
11、对常压操作的低浓度吸收系统,当系统温度升高时,亨利系数E将(A),平衡常数m将(A),溶解度系数H将(B)。
A.增加B.降低C.不变D.不确定
12、据双膜模型的基本假设,固定相界面两侧的扩散阻力集中在两层虚拟的静止膜层之内,但对于易溶气体的吸收,则为(A)。
A.气膜阻力远大于液膜阻力,属于气膜控制过程
B.气膜阻力远大于液膜阻力,属于液膜控制过程
C.气膜阻力远小于液膜阻力,属于气膜控制过程
D.气膜阻力远小于液膜阻力,属于液膜控制过程
13、关于双膜模型的描述,错误的是(D)。
A.气液两相接触时,有稳定相界面,且界面处气液两相达平衡
B.相界面两侧各有一停滞膜,膜内传质方式为分子扩散
C.传质阻力全部集中在停滞膜内,膜外传质阻力为零
D.相界面处有阻力存在,计算中不可忽略
14、对于溶质浓度较大的稀溶液(仍为低浓度吸收),单方向扩散速率和等分子反向扩散速率的大小关系是(A)。
A.单方向扩散速率大于或等于等分子反向扩散速率
B.单方向扩散速率小于等分子反向扩散速率
C.单方向扩散速率等于二分之一等分子反向扩散速率
D.单方向扩散速率等于三分之一等分子反向扩散速率
三.简答题
1.简述吸收剂的选取标准。
答:
对溶质组分有较大的溶解度;溶质组分有良好的选择性;不易挥发;黏度低;无毒、无腐蚀性、不易燃烧、不发泡、价廉易得,并具有化学稳定性等要求。
2.实际操作时的液气比可否小于或等于最小液气比?
此时吸收塔是否能操作?
将会发生什么现象?
可以,能,但达不到指定的吸收要求
四、计算题
1、在总压101.3kPa,温度30℃的条件下,SO2摩尔分率为0.3的混合气体与SO2摩尔分率为0.01的水溶液相接触,试问:
(1)从液相分析SO2的传质方向;
(2)从气相分析,其它条件不变,温度降到0℃时SO2的传质方向;(3)其它条件不变,从气相分析,总压提高到202.6kPa时SO2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。
(15分)已知总压101.3kPa,温度
30℃条件下SO2在水中的亨利系数E=4850kPa;总压101.3kPa,温度0℃的条件下,SO2在水中的亨利系数E=1670kPa
解:
(1)m=E/P=4850/101.3=47.88
从液相分析
xe=y/m=0.3/47.88=0.00627<0.01
故SO2必然从液相转移到气相,进行解吸过程。
(3分)
(2)m=E/P=1670/101.3=16.49
从气相分析ye=mx=16.49×0.01=0.16 (3分) (3)在总压202.6kPa,温度30℃条件下,SO2在水中的亨利系数E=4850kPa m=E/p=4850/202.6=23.94 从气相分析 ye=mx=23.94×0.01=0.24 (3分) xe=y/m=0.3/23.94=0.0125(3分) 以液相摩尔分数表示的吸收推动力为: Δx=xe-x=0.0125-0.01=0.0025以气相摩尔分数表示的吸收推动力为: Δy=y-ye=0.3-0.24=0.06(3分) 2.在某常压填料吸收塔中,用清水吸收废气中的氨气。 废气中氨的浓度为0.08(摩尔分数),要求回收率不低于98%。 操作液气比L=2,操作条件下的平衡关系为y=1.48x,气相体积总传质系数Kya=125kmol/(m3.h)。 试求: (1)吸收液浓度; (2)吸收操作线方程; (3)若G=100kmol/m2•h,求填料层高度。 解 (1)ya=yb(1-η)=0.08*(1-0.98)=0.0016 G(yb-ya)=L(xb-xa) 1(0.08-0.0016)=2(xb-0) xb=0.0392 (2)y=L/Gx+(ya-L/Gxa)=2x+0.0016 (3)HOG=G/Kya=100/125=0.8m. S=mG/L=1.48/2=0.74 ho=10.08*0.8=8.06m 4.在总压为100kPa、温度为30℃时,用清水吸收混合气体中的氨,气相传质系数kG=3.84×10-6kmol/(m2·s·kPa),液相传质系数kL=1.83×10-4m/s,假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律,测得液相溶质摩尔分率为0.05,其气相平衡分压为6.7kPa。 求当塔内某截面上气、液组成分别为y=0.05,x=0.01时 (1)以pA-pAe、cAe-cA表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数; (2)分析该过程的控制因素。 解: (1)根据亨利定律E=pAe/x=6.7/0.05=134kPa 相平衡常数m=E/p=134/100=1.34 溶解度常数H=ρs/EMs=1000/(134×18)=0.4146 pA-pAe=100×0.05-134×0.01=3.66kPa =13180+240617=253797 KG=3.94×10-6kmol/(m2·s·kPa) NA=KG(pA-pAe)=3.94×10-6×3.66=1.44×10-5kmol/(m2·s) cA=0.01/(0.99×18/1000)=0.56kmol/m3 cAe-cA=0.4146×100×0.05-0.56=1.513kmol/m3 KL=KG/H=3.94×10-6/0.4146=9.5×10-6m/s NA=KL(cAe-cA)=9.5×10-6×1.513=1.438×10-5kmol/(m2·s) (2)与pA-pAe表示的传质总推动力相应的传质阻力为253797(m2·s·kPa)/kmol; 其中气相阻力为1/kG=240617m2·s·kPa/kmol; 液相阻力1/HkL=13180m2·s·kPa/kmol; 气相阻力占总阻力的百分数为 240617/253797×100%=94.8%。 故该传质过程为气膜控制过程。 5.在一塔径为0.8m的填料塔内,用清水逆流吸收空气中的氨,要求氨的吸收率为99.5%。 已知空气和氨的混合气质量流量为1400kg/h,气体总压为101.3kPa,其中氨的分压为1.333kPa。 若实际吸收剂用量为最小用量的1.4倍,操作温度(293K)下的气液相平衡关系为Y=0.75X,气相总体积吸收系数为0.088kmol/m3·s,试求 (1)每小时用水量; (2)用平均推动力法求出所需填料层高度。 解 (1)y1=1.333/101.3=0.0132Y1=y1/(1-y1)=0.0134 Y2=Y1(1-η)=0.0134(1-0.995)=0.0000669 X2=0 因混合气中氨含量很少,故M≈29kg/kmol V=1400/29*(1-0.0132)=47.7kmol/h Ω=0.785×0.82=0.5㎡ 得Lmin=V(Y1-Y2)/(X1*-X2)=47.7(0.0134-0.0000669)/(0.0134/0.75-0)=35.6kmol/h实际吸收剂用量L=1.4Lmin=1.4×35.4=49.8kmol/h (2)X1=X2+V(Y1-Y2)/L=0+47.7(0.0134-0.0000669)/49.8=0.0128 Y1*=0.75×0.0128=0.00953 Y2*=0 ∆Y1=Y1-Y1*=0.0134-0.00953=0.00387 ∆Y2=Y2-Y2*=0.0000669-0=0.0000669 ∆Ym=(∆Y1-∆Y2)/ln(∆Y1/∆Y2)=(0.00387-0.0000669)/ln(0.00387/0.0000669)=0.000936 NOG=(Y1-Y2)/∆Ym=14.24 HOG=V/(KYaΩ)=(47.7/3600)/(0.088*0.5)=0.3 Z=NOG*HOG=14.24×0.30=4.27m 6.在一填料塔中用清水吸收氨-空气中的低浓氨气,若清水量适量加大,其余操作条件不变,则y2、x1如何变化? (已知体积传质系数随气量变化关系为kYa∝G0.8) 解: 用水吸收混合气中的氨为气膜控制过程,故KYa≈kYa∝G0.8 ) 因气体流量G不变,所以kYa近似不变。 由于KYa≈kYa∝G0.8 kYa不变所以HOG不变。 因塔高不变,故根据H=NOG*HOG可知NOG不变。 < 当清水量加大时,因1/A=m/(L/G),故1/A降低,由图可以看出(y1-mx2)/(y2-mx2)会增大,故y2将下降。 根据物料衡算L(x1-x2)=G(y1-y2)可近似推出x1将下降。 4.在一填料吸收塔内,用含溶质为0.0099(摩尔比)的吸收剂逆流吸收混合气中溶质的85%,进塔气体中溶质浓度为0.091(摩尔比),操作液气比为0.9,已知操作条件下系统的平衡关系为ye=0.86x,假设体积传质系数与流动方式无关。 试求 (1)逆流操作改为并流操作后所得吸收液的浓度; (2)逆流操作与并流操作平均吸收推动力的比。 解: 逆流吸收时,已知y1=0.091,x2=0.0099 所以y2=y1(1-η)=0.091(1-0.85)=0.01365 x1=x2+V(y1-y2)/L=0.0099+(0.091-0.01365)/0.9=0.09584 Y1*=0.86*X1=0.86×0.09584=0.0824 Y2*=0.86*X2=0.86×0.0099=0.008514 ∆Y1=Y1-Y1*=0.091-0.0824=0.0086 ∆Y2=Y2-Y2*=0.01365-0.008514=0.005136 ∆Ym=(∆Y1-∆Y2)/ln(Y1/Y2)=(0.0086-0.005136)/ln(0.0086/0.005136)=0.00672 NOG=(Y1-Y2)/∆Ym=(0.091-0.01365)/0.00672=11.51 改为并流吸收后,设出塔气、液相组成为Y1'、X1',进塔气、液相组成为Y2、X2。 物料衡算: (X1'-X2)L=V(Y2-Y1') NOG=(Y2-Y'1)/[(Y2-mX2)-(Y1'-mX1')]/ln{(Y2-mX2)/(Y1-mX1')} 将物料衡算式代入NOG中整理得: NOG=1/(1+m/(L/V))/ln(Y2-mX2)/(Y1'-mX1') 逆流改为并流后,因kYa不变,即传质单元高度HOG不变,故NOG不变。 所以 11.51=1/(1+0.86/0.9)/ln(0.91-0.86*0.0099)/(y1’-0.86x1’) 由物料衡算式得: Y1'+0.9X1'=0.0999 将此两式联立解得: X1'=0.0568 Y1'=0.0488 ∆Ym==(Y2-Y1')/NOG=(0.091-0.0488)/11.51==0.00366 ∆Ym/∆Ym’=0.00672/0.00366=1.84 由计算结果可以看出,在逆流与并流的气、液两相进口组成相等及操作条件相同的情况下,逆流操作可获得较高的吸收液浓度及较大的吸收推动力。 如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!
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