化工原理模拟试题(7)

平衡关系y=0.5x。

A 0.02 B 0.01 C 0.015 D 0.005

4 已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则??A??

A t1t2 C t1>t2 D t3

7 吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力 A ， 传质单元数 B ，传质单元高度 C ，所需填料层高度 B 。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断

8 料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数 NOG A .

A增加 B 减少 C不变 D不确定 三、计算

1 某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为V=16kol/(h?m)，操作压力

3P=101.3kPa。已知容积传质系数kya?64.6kmol/(h?m)，kLa?16.6kmol/(h?m)，相

32平衡关系为pA?4.62cA（式中气相分压pA的单位是kPa，平衡浓度单位是kmol/m）。求：（1）容积总传质系数Kya及传质单元高度HOG；（2）液相阻力占总传质阻力的百分数。 解： （1）由亨利定律

P?Ex?Hc?HcM?x y?mx

3?m?HcM/P?4.62cM?0.0456cM 101.3kxa?kLacM?16.6cMkmol/h?m3

?0.0456cMm??2.75?10?3h?m3/kmol kxa16.6cM11m1??=?2.75?10?3?0.0182h?m3/kmol Kyakyakxa64.6?Kya?54.9kmol/h?m3

HOG?V16??0.291(m) Kya54.9（1）液相阻力占总阻力的百分数为：

31

m/kxa2.75?10?3??0.151?15.1%

1/Kya0.01822 低含量气体逆流吸收，试证： NOG??y1ln1 mV?y21?L 式中?y1?y1?y1e为塔底的吸收推动力；?y2?y2?y2e为塔顶的吸收推动力。 证明：由物料衡算得： x?x2?V(y?y2) L 低浓度吸收 ye?mx ye?mx2?mV(y?y2) Ly1dy??y2y?yeNOG?? ?y1y1y21dymVy?mx2?(y?y2)L

dy?y2mVmV(1?)y?(y2?mx2)LLmVmV(1?)y1?y2?mx21LL?lnmVy2?mx21?L L(x1?x2)?V(y1?y2) ?mVmVy1?y2?mx2?mx1 LLy?mx1?y11ln1?ln1 mVmV?y2y2?mx21?1?LL得 NOG?3 某填料吸收塔用含溶质x2?0.0002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y1?0.01回收率可达??0.90。已知物系的平衡关系为y=2x。

??0.00035，试求： 今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至x2（3）可溶组分的回收率??下降至多少？

32

?升高至多少？ （4）液相出塔摩尔分数x1解： （1）y2?y1(1??)?0.01?(1?0.9)?0.001

1m2???0.667 AL/V311?1Aln[(1?1y1?mx11)?] Ay2?mx2A NOG? =

10.01?0.0002?2ln[(1?0.667)?0.667]?5.38

1?0.6670.001?0.0002?2 当x2上升时，由于H不变，HOG不变 ?NOG?H/HOG也不变，即

5.38?10.01?0.00035?2ln[(1?0.667)?0.667]

??0.00035?21?0.667y2??0.0013 y2????0.01?0.0013y1?y2??0.87 y10.01（5）物料衡算

?)?L(x1??x2?) V(y1?y2V?)?x2? (y1?y2L1 =?(0.01?0.0013)?0.00035?0.00325

3?? ?x1

3

4 有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m/h氨-空气混合气中的氨，使其

3

含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为0.8m，填料层体积为3 m，平衡关系为Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%，该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）

0.050.0004?0.05263 Y2??0.0004

1?0.051?0.0004200273惰性气体流量 V???(1?0.05)?7.69kmol/h

22.4301解：（1） Y1?X1??Y10.05263??0.0376 X1?0.80X1??0.0301 m1.433

L?V(Y1?Y2)7.69?(0.05263?0.0004)??13.34kmol/h

X1?X20.0301?0 ?Y1??Y1?mX1?0.05263?1.4?0.0301?0.01046 ?Y2??Y2?0.0004

?? ?Ym?Y1???Y2??0.00308 ?Y1?ln?Y2? Z??V(Y1?Y2)7.69?(0.05263?0.0004)??6.74m ?38.5?0.785?0.82?0.00308KYa??Ym该塔现有填料层高度 Z?3?6m

0.785?0.82因为 Z??Z 所以该塔不适合。 （2）吸收剂用量增大10%时

L???1.1?13.34?14.67kmol/h L???V(Y1?Y2)7.69?(0.05263?0.0004)??14.67kmol/h

????X1?X2X1?0???0.0274 X1???0.05263?1.4?0.0274?0.01424 ?Y1???Y1?mX1 ?Y2???Y2?0.0004

??? ?Ym0.01424?0.0004?0.00387

0.01424ln0.0004 Z???V(Y1?Y2)7.69?(0.05263?0.0004)??5.36m 2??38.5?0.785?0.8?0.00387KYa??Ym 因为 Z???Z 所以该塔适合。

5 一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下气相总传质单元高度为

1.5m，进塔混合气组成为0.04（A的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求：（1）液气比为最小液气比的多少倍？（2）所需填料层高度？（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033，求此时填料层高度为若干米？ 解：（1）液气比为最小液气比的多少倍?

34

0.040.0053?0.0417 Y2??0.00533

1?0.041?0.00530.00128 X1??0.01297

1?0.00128 Y1? L/V?Y1?Y20.0417?0.00533??2.804

X1?X20.01297?0Y1?Y2Y1?Y20.0417?0.00533???2.18 ?Y1/m0.0417/2.5X1?X2 (L/V)min? 则

(L/V)(L/V)min?2.8042.18?1.286

(2）所需填料层高度？

Z?HOG?NOG S?mV/L?2.5/2.804?0.892

NOG? ?Y?mX21ln[(1?S)1?S]1?SY2?mX210.0417?0ln[(1?0.892)?0.892]

1?0.8920.00533?0?5.11故 Z?HOG?NOG?1.5?5.11?7.67m (3) 此条件下的填料层高度。 Y2??0.0033?0.00331

1?0.0033Y?mX21ln[(1?S)1?S]?1?SY2?mX2??NOG ?10.0417?0ln[(1?0.892)?0.892]

1?0.8920.00331?0?7.52??1.5?7.52?11.28m Z??HOG?NOG6在一逆流操作的吸收塔内用吸收剂吸收混合气中的溶质A 。混合气的摩尔流量为

105kmol/h，溶质浓度为0.05（摩尔分率，下同），回收率为95%。进入系统的吸收液量为

65 kmol/h，其中溶质浓度为0.01。操作压强为202.7 kPa，操作温度下的溶液的亨利系数为16.2 kPa，要求： （1）在Y-X图上画出吸收过程的操作线和平衡线，并标出塔0.06顶、塔低的状态点，再计算气相总传质单元数； 0.05（2）若采用吸收液部分循环流程，循环量为20 kmol/h，，进入

0.04系统的吸收剂量和组成不变，回收率不变。且知吸收过程

0.03为气膜控制，试绘出该过程的操作线并求出气相传质单元

Y0.02

0.01000.02Y=0.08X35 0.04X0.060.080.1

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