《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），要求吸收率为90%，水用量为最小用量的1.2倍，操作状态下平衡关系为Y*=1.8X ，H OG =1m 。

试求： （1） 填料层的高度；（2） 若改用含氨0.08%的稀氨水作吸收剂，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。

15、有一吸收塔，填料层高度为3米，可以将含有NH 3 6%（体积）的空气—氨混合气中的NH 3 回收99%，气体速率为600kg 惰气 /（m 2h ），吸收剂用水，其速率为900 kg /（m 2h ）。

在操作范围内，氨的气液平衡关系为Y* = 0.9X ，7.0Y W a K 气，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？ （1） 气体速度增加20%； （2） 液体速度增加20%；假设气、液速率变动后，塔内不会发生液泛。

16、 已知某填料塔直径为1米，填料层的高度为4米。

用清水逆流吸收空气混合物中的某可溶组分，该组分进、出口浓度分别为8%和1%（摩尔分率），混合气流率为30kmol / h ，操作液气比为最小液气比的1.24倍，相平衡关系为Y* = 2X ，试计算： （1） 塔高为3米处气相浓度；（2） 若塔高不受限制，最大吸收率为多少？17、某厂有一填料吸收塔，直径为880mm ，填料层高6m ，所用填料为50mm 拉西环，每小时处理2000m 3g丙酮-空气混合气（T = 298.15 K ，P = 101.3 kPa ），其中含丙酮5%（体积%）；用水作溶剂。

塔顶放出废气中含丙酮0.263%（体积%），塔底排除的溶液每kg 含丙酮61.2g ；在此操作条件下，平衡关系Y = 2.0X 。

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）每小时回收多少丙酮；（3）若保持气液流量V 、L 不变，将填料层高度加高3m ，可以多回收多少丙酮。

18、在高度为5m 的填料塔内，用纯溶剂除去混合气中的某组分，在操作条件下相平衡常数m = 0.6 ，当L / V = 0.9时，溶质回收率可达90%。

现改用另一种性能较好的填料在相同 条件下其吸收率可提高到95%，问此填料的体积传质系数是原填料的多少倍？19、在逆流操作的填料塔中，用稀硫酸吸收空气中所含的氨（低浓度），溶液上方氨的分压为零（相平衡常数 m = 0）。

在下列两种情况下，气体与液体流率以及其他操作条件大致相 同，传质单元高度H OG 都可取为0.5m ，试比较所需的填料层高度有何不同？ （1） 要求回收率为90%； （2） 要求回收率为95%。

20、要从CCl 4—空气混合物中吸收所含的CCl 4，处理的混合气体量为1500kmol / h ，混合气体中含CCl 45%（mol%）,回收率为90%，吸收塔操作压力为101.325kPa ，温度为298K 。

有两股吸收液送入塔内，第一股含CCl 42.26%（质量%）的煤油，其量为222 kmol / h ，从塔顶送入；第二股为含CCl 413.7%（质量%）的煤油，其量为153 kmol / h ，在塔中段液体浓度与它相同处送入。

在操作条件范围内，平衡曲线可表示为Y*= 0.13X ，已知吸收过程属气膜控制，k G = 1.2 kmol / (m 2.h.atm)，纯煤油的平均分子量为170， CCl 4的分子量为154，塔径为3.5m ，填料的比表面积 a = 110m 2 / m 3，试求：（1） 填料层高度；（2） 第二股煤油应在距填料层顶部若干米处送入？（3） 若将两股煤油相混，一起从塔顶送入，欲得到同样的回收率，塔高应为多少？21、现有一填料塔，在301K 和101.3kPa 下，用清水吸收200 m 3 / h 氨—空气混合物中的氨，使其含量从5%（体积%）降低到0.04%（体积%）。

出塔氨水浓度为最大浓度的80%，填料塔直径为0.5m ，填料层体积为0.98m 3，其平衡关系式为Y* = 1.4X ，已知：K G a =0.272G 0.35L 0.36 kmol / (h.atm);G ——混合气体的质量流速kg / (m 2h)；L ——液体的质量流速kg / (m 2h)。

问：该塔能否适用？为什么？22、以2.5N 的NaOH 溶液在常压下吸收CO 2—空气混合物中的CO 2 。

实验使用的填料塔为塔径350mm ，塔高3m ，以19mm 的拉西环填充。

实验结果为：气速G ’=0.34kg /(m 2s)，液速L=3.94kg /(m 2s)；入口气体中CO 2含量为315ppm ，而出口气体中CO 2含量为31ppm ；溶液密度为1100 kg/m 3，吸收为气相扩散控制，问总气相传质系数K G a 的值为多少？23、空气和丙酮混合气体2000 m 3 / h （标准状态），其中含丙酮10%（体积%），于293K 和202.65kPa 下，在直径为0.62m 的填料吸收塔中用水吸收，吸收率为80%，塔中选用25×25×3乱堆瓷环，比表面积a =200 m 2 / m 3，吸收系数KY = 0.6kmol /(m2.h)，吸收剂用量为最小用量的3倍，操作条件下的平衡数据如下表，试计算填料层高度。