精馏题库(2)

19. 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HOG将_____；气相总传质单元数NOG将_____; 出塔气相组成Y2将_____； 出塔液相组成X1将____；溶质回收率将____；

Ａ.增加；Ｂ.减小；Ｃ.不变；Ｄ.不确定 案：Ａ；Ｂ；Ａ；Ａ；Ｂ 分析：由HOG?由 s?VKYa? 可知HOG随Ｖ 由 Z?HOGNOG不变，可知NOG下降。

Y1?mX2mV及NOG、ｓ、关系图，可知ｓ增加和NOG下降均使 LY2?mX2Y1?mX2下降，故Y2必增大，使回收率减小。

Y2?mX220.低浓度逆流吸收操作中，若其他操作条件不变，仅降低入塔液体组成X2,则：气相总传质单元高度HOG将______; 气相总传质单元数NOG将______;气相出塔组成Y2将_____; 液相出塔组成X1将_____.

A 增加；B 减小；C 不变；D不确定.答案：C；C；B；B

21.低浓度逆流吸收操作，当气液进塔组成不变，而改变操作条件使脱吸因数s增大，则： 气体出塔浓度Y2将_____; 液体出塔浓度X1将_____. A 增大； B 减小； C 不变； D 不确定 答案：A；D

X1怎样改变和m及

L的具体变化有关，而此题并没有明确，故X1不能确定 V22.低浓度难溶气体的逆流吸收过程，若其他操作条件不变，仅入塔气量有所下降，则：液相总传质单元数NOL将_____; 液相总传质单元高度HOL将______； 气相总传质单元数NOG将_______；气相总传质单元高度

HOG将___；操作线斜将___． Ａ. 增加；Ｂ. 减小；Ｃ. 基本不变；Ｄ. 不确定； 答案：Ｃ；Ｃ；Ａ；Ｂ；B

分析：因液膜控制，故HOL?HL，可以为基本不受气 量的影响，所以HOL及NOL.基本不变． 23. 5-45 某逆流吸收过程，已知系统满足亨利定律，吸收因数A? (1) 塔底气相组成Y1将____Y1； 塔顶气相组成Y1将____Y2． (2) 若其他操作条件不变，仅将系统压力减小了

**3，当塔高为无穷大时， 21*，则此时塔底相组成Y1将____Y1． 3 Ａ . 大于 Ｂ. 小于； Ｃ. 等于； 答案：(1)A、C (2)C 分析： (1)由A?L3?，知操作线的斜率大于平衡线的斜率。所以当塔高为无穷大时，两线将 mV2E,由题意知 P**于低浓度端相交，即两相将于塔顶达平衡，故Y1?Y1，Y2?Y2 ． (2) 因为m?m'?E3LL23?m 故 A'?????1 说明平衡线与操作将重合,故 Y1?Y1*． 22mV332pmV3222.对同一温度和液相浓度的稀溶液，如果总压减小1倍，则与之平衡的气相浓度（或分压）______． A.y增大１倍； B.p增大１倍； C.y减小１倍； D.p减小１倍； 答案：A 分析：稀溶液系统服从亨利定律，则有：p?Ex 或 y?Ex x,E均不变 p23.气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，但在一定条件下，气液两相中仍可达到相同的扩散通量。 24.板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触

25.下列各项中属于物性参数的是 ______。Ａ.气膜吸收系数ky； Ｂ.分子扩散系数Ｄ； Ｃ.涡流扩散系数DE； Ｄ.脱吸因数ｓ。 答案：Ｂ Kya?p?KGa?0.016kmol/(m?s)NT3

111??KXkXmkY

NOG??Y1?Y2*1?ln?(1?s)?s? *1?s?Y2?Y2?lnA s?mV?0.8 ?? NOGY1?Y2*1??ln?(1?s)?s?L1.2N1?slnA?Y2?Y2*T?11m ??KYkYkX5-69 在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混合气体中的溶质A，气相从塔底送入。

试混合物中体A的含量很低，混合气中的另一组分为惰性气体。在常温、常压的操作条件下，气液平衡关系为Y=1.2X，操作线斜率为LV?43证明下列关系式成立： NOG?10lnY1?9Y2

10Y2式中 NOG——气相总传质单元数； Y1——塔底气相中A的组成，摩尔比； Y2——塔顶尾气气相中A的组成，摩尔比。 证：此题可从传质单元数的定义式出发直接积分求证 NOG?dYV*Y?mX (Y?Y2)?X ?Y2Y?Y*LY1

NOG?dY?Y2VY?m[(Y?Y2)]LY1L407.44??1.76V231.31

V1.2s?m??0.68?1L1.76

可知填料层无限高时操作线将在塔顶位置与平衡线相交。

X2?0.002 Y2?mX2?1.2?0.002?0.0024*

?AmaxY?Y20.0417?0.0024?1??0.942?0.98Y10.0417* 5?73 在填料吸收塔中，用清水逆流吸收混合气体中的氨，氨的入口浓度为3%（摩尔分数，其余为惰性气体）。水的用量为最小用量的1.2倍，操作条件下的平衡关系为Y=1.0X（Y、X均为摩尔比），操作线为直线，且气相与液相的流量相等。已知填料层的等板高度为0.6m。试求：(1) 填料层高度；(2) 吸收塔的回收率。 分析：因操作线斜率与平衡线的斜率相等，故该塔的传质单元高度等于等板高度。

解：（1）Y?1.0X L?V A? 两线平行 所以 NOG?NT

L?1 mV又 Z?HOGNOG?(HETP)?NT

HOG?(HETP)?0.6m故 LY?YL?1.2()min?1.21*2VVX1?X2?1.2

Y1?Y2X1*?1

Y1?解出 Y2?0.0052

Yy10.03*??0.0309 X1?1?0.0309

m1?y11?0.03因为此题操作线与平衡线平行，故采用对数平均推动力的方法求传质单元数比较简便。 ?Ym?Y2?mX2?Y2

Y1?Y20.0309?0.0052??4.94 Y20.0052 Z?NOGHOG?0.6?4.94?3m

NOG? （2） ?A?Y1?Y20.0309?0.0052??83.2% Y10.309L(水)/kmol(气)。实验测得出口气体中的丙酮为1.8%(体)。为2.0kmolV 5-74 有一填料塔，填料层高1.3m ，用清水吸收空气中的丙酮，气液作稳定逆流操作。进入塔内的混合气中含有5%(体)丙酮，其余为空气。操作时液气比

设此时的平衡关系可按y=1.6x 计算(y、x均为摩尔分数)。本题按低浓度吸收计算。 (1) 试求在上述操作条件下该填料层的气相总传质单元高度；

(2) 假设将气液逆流操作改为并流向下操作，并设此时的传质单元高度与逆流时相同，又若进口水、气的流量和浓度与逆流时相同，则出口气体中的丙酮含量为多少？ 解：(1) y1?0.005 y2?0.018 x2?0

??y?mx2mV1.61??0.8 NOG?ln?(1?s)1?s? L21?s?y2?mx2?10.05?? ?ln?(1?0.8)?0.8??1.52

1?0.8?0.018?Z1.3 HOG???0.855m

NOG1.52 s? (2) 分析：可通过传质单元数与气相组成 yA?0.05 xA?0 的关系进行计算。通常传质单元数的计算方法 有两种：一种是脱吸因子法，该法是从逆流 操作条件下推出的，故不能用于并流；另一种 是对数平均推动力法，从对数平均推动力的物 理意义可知该法对逆流、并流皆适用。 方法一 如图5-5 所示，并流操作时出塔气体 中丙酮浓度为yB。已知填料塔高度一定， HOG 由题给条件可知不变，故NOG也不变， 仍为1.52。 yBV LxB NOG?yA?yB 图5-5 5-74 附图 ?ym ?ym?(yA?yA)?(yB?yB)lnyA?yAyB?yB****

y*A?mxA?0*yB?mxB?1.6xB

LyA?yB??2 得 VxB?xA1(yA?yB)2 代入?ym1.6*yB?(yA?yB)2xB??ym?yA??yB?0.8yA?0.8yB?yAln yB?0.8yA?0.8yB?1.8(yA?yB)yAln1.8yB?0.8yA 代入NOG NOGyA?yB1.8(yA?yB)0.05??1.52 所以 ln?2.736

yA1.8yB?0.04ln1.8yB?0.8yA 解出 yB?0.024

方法二 由传质单元数的定义积分求解 NOG??yAyBdy *y?yyA?y1?(0.05?y)L/V2由物料衡算，得

1.6y*?mx?(0.05?y)?0.8(0.05?y)2x?代入上式积分，并将已知值代入可求得

dyyBy?0.8(0.05?y)0.7 解出 yB?0.024 分析: 因气膜控制有 Ky?ky?V

10.05?1.8?0.04?ln1.81.8yB?0.041.52??0.05需要的填料层高度是否变化按下式分析 Z?VNOG Kya 气液流率都增加1倍时，因回收率末变，传质单元数不发生变化，但传质单元高度却因气液流率增大而增加, 所以填料层高度需要增加.。仅将气相流率增加1倍时，因回收率未变, 出塔液相中氨的浓度增大, 传质推动力减小, 传质单元数增加，而基于气相的传质高度也增加, 所以需要的填料层高度比第一种情况还高。

仅将液相流率增加1 倍时, 对气相传质单元高度影响不大，而传质推动力增大, 需要的传质单元数及填料层高度将相应减小.

5-80如图5-8所示为一双塔吸收流程，以清水吸收混于空气中的SO2，已知气体经两塔后的总吸收率为0.96，两塔用水量相等，且均为最小用水量的的吸收，试求两塔的填料层高度。

解 LA?LB??对A塔 ()min1 倍，塔的HOG?1.4m，平衡关系为y?1.3x，本题可视为低浓度气体0.8LVmVmV?1?)A?()B?s ?Lmin 所以 (LL?0.8?y?y2y1?y2L()min?m?A(B)（同理） ?1??m? 对B塔 A(A)*Vy1mx1?x2所以 ?A(A)??A(B)??A又

?A总?y1?y3(y1?y2)?(y2?y3)y1?y2(y2?y3)2?????A?(1??A)?A?2?A??A?0.96

y2y1y1y11??AEmsm'p（1）p??2p m? 在低压下E仅是温度的函数。所以 ?' 即m?? s?==0.205

P22mp又 HOG?H'OGpp0.58VV所以 ? H'OG?H'OG??0.29m ?p'2HOGp'KYa?pKGa?mVmVsV'V???2m?2s?2?0.41?0.82 (3) V'?2V s'?mL'L2 LL(2) L'?2L s'?1．见图5-9, 用一相同高度的填料塔与上述系统匹配进行解吸,采用蒸气吹脱,其平衡关系y=3.2x ,气液比V’/L=0.37 , 则该塔的气相总传质单元高度为多大?

y2 x2 x1 y1

y1 x1 y2 图5-9 5-81 附图

''V'x1?x20.113?0.007 (3) ?'??0.37 ''Ly1?y2y1'解出 y1?0.286 对解吸塔用对数平均推动法求NOG

?y1?y1?y1?mx1?y1?3.2?0.113?0.286?0.0756 ?y2?y2?y2?mx2?y1?3.2?0.007?0?0.0224

'?y1'?y20.0756?0.0224 ?y???0.0437

0.0756?y1'lnln'0.0224?y2'm'*''''*''' 此题说明对数平地均推动力法的应用范围较广,不仅适用于逆流吸收,而且也适用于解吸操作,尤其还可以用于并流操作的吸收塔。 该法另一优点是易于掌握.在使用对数平均推动力法要注意以下几点:一是对不同情况推动力的表达方式不同,要正确写出；二是要明确这里的平均推动力是指塔顶和塔底两端推动力的对数平均值;三是当两个推动力之比小于2时可用算术平均值代替. 气量增加，塔高不变，HOG将增大，导致NOG下降。又因为及m均不变，故由 NOG?LVY1?Y2Y1?Y2Y1???1 可见Y2必增大，即平均推动力增大。 ?YmY2Y2Y1?Y2Y1?Y2? 由 A=s=1知 NT?NOG?19 ?YmY2 因为s=1,故平衡线与操作线相互平行，推动力处处相等，有

?Ym??Y2?Y2?mX2?Y2?0?0.002 NOG?惰性组分是空气，其平均相对分子质量为29，

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