第七章大连理工大学化工原理及实验精品课程

第七章

1．已知101.3kPa，25℃时，100g水中溶有1g氨，其平衡分压为0.987kPa，在此浓度范围内气液平衡关系服从亨利定律。试求：亨利系数E，以kPa表示；H以kPa.m3/kmol表示；以及相平衡常数m值。

2．在20℃时，氧溶解于水中的平衡关系为pe=4.06×106x。式中pe为氧的平衡分压，kPa；x为氧在水中的摩尔分数。试求：

（1）与101.325kPa之大气充分接触的20℃水中最大溶氧浓度为多少？分别以摩尔分数和质量比表示。 （2）若将20℃的饱和含氧水加热至95℃，则最大溶氧浓度又为多少？分别以摩尔分数和质量比表示。

3．常压、30℃条件下，于填料塔中用清水逆流吸收空气-SO2混合气中的SO2。已知入塔混合气中含SO2为5%（体积分数），出塔气中SO2为0.2%（体积分数）；出塔吸收液中每100g含SO2为0.356g。若操作条件下气液平衡关系为ye=47.87x，试求塔底和塔顶处的吸收推动力，分别以Δy、Δx、Δp、Δc表示。

4．在1.1768Mpa、20℃条件下，用清水于填料塔内逆流吸收H2-CO2混合气中的CO2。已知入塔混合气中含CO2为30%（体积分数），假若出塔吸收液中CO2达到饱和，那么1kg水可吸收多少千克CO2。假定此吸收和解吸的平衡关系服从亨利定律。

5．在0℃、101.3kPa下，Cl2在空气中进行稳态分子扩散。若已知相距50mm两截面上Cl2的分压分别为26.66kPa和6.666kPa，试计算以下两种情况Cl2通过单位横截面积传递的摩尔流量。 （1）Cl2与空气作等分子反向扩散； （2）Cl2通过静止的空气作单向扩散。

6．在一直立的毛细玻璃管内装有乙醇，初始液面距管口10mm，如附图所示。管内乙醇保持为293K（乙醇饱和蒸气压为1.9998kPa），大气压为101.3kPa。当有一空气始终缓吹过管口时，经100h后，管内乙醇液面下降至距管口21.98mm处。试求该温度下乙醇在空气中的扩散系数。

7．吸收塔内某一横截面处气相组成y=0.05，液相组成x=0.01（均为摩尔分数），操作条件下相平衡关系为ye=2x，若两相传质系数分别为ky=1.25×10-5kmol/(m2.s.Δy)，kx=1.25×10-5kmol/(m2.s.Δx)，试求： （1）该截面上相际传质总推动力、总阻力，气、液相阻力占总阻力分数，以及传质速率。

（2）若吸收温度降低，相平衡关系变为ye=0.5x。假定其余条件不变，则相际传质总推动力、总阻力，

气、液相阻力占总阻力分数，以及传质速率又各如何？

8．用清水于填料塔中吸收空气中甲醇蒸气。操作温度为27℃、压力为101.3kPa，亨利系数H=0.5kN.m/kmol，kG=1.56×10-5kmol/(m2.s. kPa)，kL=2.08×10-5kmol/(m2.s. kPa)，求： （1）总传质系数KG和KL； （2）气相阻力占总阻力的分数。

9．硫铁矿焙烧的炉气中含SO29%（体积分数），其余可视为空气。将炉气冷却后送入吸收塔以清水逆流吸收其中的SO2，要求回收率为95%。若操作温度为30℃、压力为100kPa，每小时处理炉气为1000 m3，取操作液气比为最小液气比的1.2倍，气液平衡关系可视为直线。试求： （1）操作液气比及用水量； （2）吸收液出塔浓度。 10．

在填料塔中用清水吸收空气-氨混合气中的氨。入塔混合气中含氨为5%（摩尔分数，下同），要求

氨的回收率不低于95%，出塔吸收液含按4%。操作条件下气液平衡关系为ye=0.95x，试求： （1）（qnL/qnG）操作及（qnL/qnG）min； （2）所需传质单元数。 11．

用煤油于填料塔中逆流吸收混于空气中的苯蒸气。入塔混合气含苯2%（摩尔分数，下同），入塔煤

油中含苯0.02%，要求苯回收率不低于99%。操作条件下相平衡关系为ye=0.36x，入塔气体摩尔流率为0.012kmol/(m2.s)，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，总传质系数Kya=0.015kmol/(m3.s)。试求： （1）煤油用量； （2）填料层高度。 12．

对于低浓度气体吸收过程，试推导：HOG= HG + HL/A 式中A=L/（mG）吸收因子

13．

用纯吸收剂逆流吸收贫气中的溶质组分，气液平衡关系服从亨利定律，相平衡常数为m。若吸收

剂用量为最小用量的1.5倍，传质单元高度HOG=0.8m，试求： （1）溶质回收率Φ=90%时，所需填料层高度； （2）溶质回收率Φ=99%时，所需填料层高度； （3）对应如上两种回收率，吸收剂用量有何关系。

14． 在填料塔中用稀硫酸吸收混于空气中的氨。在以下三种情况下，气液流速及其它操作条件大体相

同，总传质单元高度HOG=0.8m，试计算并比较所需填料层高度。入塔，要求氨的回收率不低于95%，出塔吸收液含按4%。操作条件下气液平衡关系为ye=0.95x，试求： （1）混合气含氨1%（摩尔分数，下同），要求回收率90%； （2）混合气含氨1%（摩尔分数，下同），要求回收率99%； （3）混合气含氨5%（摩尔分数，下同），要求回收率99%。 15．

对于低浓度气体的逆流吸收，试证明：NOG= ln（Δy1/Δy2）/（1-1/A）

式中Δy1=y1-ye1为塔底吸收推动力 Δy2=y2-ye2为塔顶吸收推动力 A=L/（mG）为吸收因子 16．

用一直径为0.88m，装有50mm×50mm×1.5mm金属鲍尔环，填料层高为6m的填料塔，以清水吸收

空气中混有的丙酮。在25℃、101.3kPa下，每小时处理2000 m3混合气，其中含有5%（摩尔分数，下同）丙酮，出塔尾气中含丙酮为0.263%，出塔的每1kg吸收液中含丙酮61.2g。若操作条件下的相平衡关系为ye=2.0x，试计算： （1）丙酮的回收量和回收率； （2）操作液气比和吸收剂用量； （3）气相总体积传质系数；

（4）若将填料层加高3m，则丙酮回收率提高到多少？可多回收多少丙酮？ （5）若填料层为无限高时，畜塔气体和液体中丙酮的极限浓度为多少？ 17．

试证明：若吸收过程中的平衡线和操作线均为直线时，传质单元数与理论板数的关系为：

N11=Nl(1)当操作线与平衡线平行（A=1）时，N=NOG

18．用清水于填料塔中逆流吸收混合气中SO2，混合气流量为5000标准m3/h，其中含SO2为10%（体积分数），要求回收率为95%，操作条件下气液平衡关系为ye=26.7x，试求： （1）取用水量为最小用水量的1.5倍时，用水量为多少？ （2）所需理论板数；

（3）若采用（2）中求得的理论板数，而要求回收率由95%提高到98%，则用水量应增加多少？

19．有一吸收塔填料层高3m，20℃、101.3kPa下用清水内逆流吸收吸收混于空气中的氨。混合气体的质量

流率为580kg/（m2.h），含氨6%（体积分数），吸收率为99%，水的质量流率为770kg/（m2.h）。操作条件下平衡关系为ye=0.9x， KGa与气相质量流率的0.7次方成正比，而受液体质量流率的影响甚小，可忽略。当操作条件分别作如下改变时，计算填料层高度应如何变化才能保持原来的吸收率（塔径不变，且假定不发生异常流动现象）： （1）操作压强增加一倍； （2）操作流量增加一倍； （3）气体流量增加一倍；

20．在填料塔内用清水内逆流吸收混于空气中的氨。已知填料层高3.5m，入塔混合气的质量流率为1.42×

10-1kg/（m2.s），其中含氨5%（体积分数），入塔清水的质量流率为1.44×10-1kg/（m2.s）。要求氨的回收率为99%，操作温度为20℃，压力为101.3kPa，相平衡关系为ye=0.9x，且知KGa正比于气相质量流率的0.7次方，试求： （1）气相总传质单元高度HOG；

（2）吸收因子A值，HG与HOG数值间的大小关系；

（3）若入塔混合气量提高了20%，仍要求氨的回收率为99%，那么填料层高度应如何变化？

（4）在填料层高度和氨的回收率保持不变的前提下，欲将入塔气量增加20%，则用水量将如何变化？

21．在填料层高为4m的填料塔内，用解吸后的循环水吸收混合气中某溶质组分以达净化目的。已知入塔气

中含溶质2%（体积分数），qnL/qnG=2，操作条件下气液平衡关系为ye=1.4x，试求：

（1）解吸操作正常，保证入塔吸收剂中溶质浓度x2=0.0001，要求吸收率为99%，吸收液出塔组成和气

相总传质单元高度为多少？

（2）若解吸操作质量下降，入塔的吸收剂中溶质浓度升到x2=0.004，其余操作条件不变，则溶质可能达

到的吸收率为多少？出塔溶液浓度为多少？解决该净化质量降低的原则途径有哪些？

22．用某种化学吸收剂吸收混和气中的溶质组分，使其浓度自y1=0.5降到y1=0.01。在吸收剂量足够时，溶

质的平衡蒸气压为零（m=0），在保证填料充分润湿的条件下，全塔平均的气相总传质单元高度HOG =1.0m。试按高浓度气体吸收计算所需填料层高度，并与按低浓度气体吸收计算的结果进行比较。

23．将35℃，压力为1215.9kPa（绝）条件下，碳酸丙烯酯吸收变换气中CO2所得的吸收液，x1=0.0265，

减压解吸至常压（101.3kPa）。已知平衡关系pe=10740.5x（kPa）。若减压解吸释放气含CO2为90%（体积分数），其余为N2、H2等，试求：

（1）解吸液含CO2的最低浓度及CO2的理论回收率；

（2）若将如上解吸液送至填料塔中，在35℃下以空气（含CO2为0.05%，体积分数）为载气逆流解吸

之，要求解吸液浓度为x2<0.0283。若选qnG/qNL=1.4（qnG/qnL）min，则①qnG/qNL为若干？出塔载气中CO2浓度为多少？②若取HOL为0.8m，求所需填料层高度。

24．对用纯吸收剂吸收某溶质组分已提出附图所示的三种双塔流程。若气液相平衡关系服从亨利定律，试

在y-x图上定性画出每种流程中A、B两塔的操作线和平衡线，并标出进出两塔的气液相组成。

25．用纯吸收剂逆流吸收混合气中某溶质A。已知A在入塔气中的浓度为0.05%（摩尔分数），新鲜吸收剂

与混合气体的摩尔流量比qnG/qNL=1.2，操作条件下相平衡关系为ye=1.2x，该吸收可视为气相阻力控制，现按图示两种流程计算：

（1）当Φ=0.80%时，所需填料层高度比为多少？ （2）当Φ=0.90%时，所需填料层高度比为多少？

26．30℃、506.5kPa下，在装有25块塔板的吸收塔内用纯烃油吸收炼厂气。已知qnL/qNG=4，ET=20%，求各组分的回收率和出塔之气体和液体的组成。已知炼厂气组成及各组分在操作条件下的相平衡常数如下：

组分 A CH4 0.86 30 B C2H6 0.08 6.0 C C3H8 0.04 2.0 D nC4H10 0.2 0.5 y1 m

27．在吸收塔内，以清水逆流吸收吸收气体混合物中某溶质，其入塔浓度为0.060（摩尔分数，下同），出

塔气中浓度为0.010。操作条件下相平衡关系为ye=1.2x，qnG/qNL=1.2。吸收过程可视为气膜阻力控制， kya∝G0.7。现增设一座完全相同的吸收塔，两塔可以按以下方式组合操作（见附图）。试求在气液两股流体入塔流量、浓度及操作条件均不变的条件下，出塔气中溶质的浓度各位多少？ （1）两塔串联组合逆流操作；

（2）两塔并联组合逆流操作，气液两相流率皆均分； （3）两塔错流组合逆流操作，液体均分。

28．拟在填料塔中用碳酸丙烯酯作溶剂脱除变换气中CO2。已知变换气量为22000标准m3/h，操作液气比8.4，

操作温度30℃，压力1176.84kPa（表压）；气体平均摩尔质量为16.63kg/kmol，吸收剂摩尔质量为102.09kg/kmol，密度为1197kg/m3，粘度为2.39mPa.s。若分别装填公称直径为50mm的陶瓷拉西环、塑料鲍尔环和塑料阶梯环三种塔填料，试计算其泛点气速uf； u=0.65uf，分别计算u、D和每米填料层

压降Δp值，并对结果作简要的比较分析。

U/（m.s-1） D/m Δp/Pa

陶瓷拉西环 0.094 2.65 150 塑料鲍尔环 0.150 2.10 150 塑料阶梯环 0.264 1.58 150

百度搜索“yundocx”或“云文档网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，云文档网，提供经典综合文库第七章大连理工大学化工原理及实验精品课程在线全文阅读。