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1、第六章：吸收一、 分析与判断1在密闭容器内存在某种低浓度水溶液，容器内压强为，溶液温度为t，溶质含量为，试问：1）若将N2压入容器，则E H m ；2）若溶液温度t下降，则E H m ；3）注入溶质A，则E H m ；答：1）不变，不变，变小，不变当密闭容器内压入N2时，相当于容器内的总压增加，总压变化时，对均无影响，故E、H不变，溶质的含量也不变，平衡分压不变，然而，总压p增加，故m变小。2）变小，变大，变小，变小若溶液的温度下降，则平衡分压变小，E、H均受温度的影响，E变小，H变大，变小。3）不变，不变，不变，变大注入溶质A时，体系的温度压强均不变，此时物系的E、H、m均不变，而注入A后，
2、溶液中溶解的溶质含量变大，故变大。2、某吸收过程，已知气相传质系数与液相传质系数的关系是，则此时气相传质推动力 ，液相传质推动力。（大于、等于，小于，不确定）答：不确定。题中未给出平衡关系，两个传质系数相差又不大，所以无法判断是气膜控制过程还是液膜控制过程。3、低浓度逆流吸收塔设计中，若气体流量、进出口组成及液体进口组成一定，减小吸收剂用量，传质推动力将 ，设备费用将 （增大、减小，不变）答：减小，增大减小吸收剂的用量，则吸收过程的推动力降低，即传质推动力减小，达到原来的分离要求所需的填料层的高度增加，所以设备的费用将增大。4、某逆流吸收塔操作时，因某种原因致使吸收剂入塔量减少，以至操作时液气
3、比小于原定的最小液气比，则将发生什么情况： 。答：气体出塔含量增大，达不到设计要求，液体出塔含量也增大。吸收剂入塔量减小，吸收的推动力下降，由于原定的最小液气比对应着原分离要求，虽然操作的液气比小于原定的最小液气比，操作仍然是吸收操作，只是此时对应的分离要求发生了变化，由于液气比下降，所以操作无法达到原来的设计要求，气体出塔的含量将增大；而又由于操作的温度、压强不变，所以吸收的平衡关系不变，入塔的气体组成不变，故液气比越低，对应的出塔的液体组成越接近平衡组成，故液体出塔含量也增大。5、低浓度逆流吸收操作中，原工况操作线如附图所示，现其他条件不变而吸收剂用量L增加，试判断下列参数变化情况并绘出新
4、工况的操作线： ， ，出塔液体 ，出塔气体 ，回收率 （增大、减小，不变，不确定） 题5附图 题6附图答：减小，不确定，减小，减小，增大，吸收剂用量L增加，则增大，增大，减小；填料层高度不变，减小，增大，减小，根据传质单元数关联图，增大，而、均不变，故减小，回收率增大；L增大，操作线的斜率变大，而 、均不变，故操作线上端与平衡线的距离变大，出塔液体的组成减小。出塔液体减小，塔底的推动力变大，出塔气体减小，塔顶的推动力变小，故的变化不确定。新工况的操作线如图所示 第5题答案图 第6题答案6、低浓度逆流吸收操作中，原工况操作线如附图所示，现其他条件不变而吸收剂入塔含量升高，试绘出新工况的操作线。答
5、：因为其他条件不变，变高，则变大，塔顶的推动力变小，故新工况下的操作线必然下移，且与原工况的操作线的斜率相等。新工况的操作线如图所示。7、吸收操作中，原工况下气体进塔量为V，进出塔的含量分别为、。由于某种原因，吸收剂入塔浓度升高，采用增加吸收剂用量L的方法后，使、保持不变。则与原工况相比，被吸收溶质总量 ，平均推动力 （增大，减小，不变，不确定）。答：不变，减小吸收过程中被吸收的溶质量为：，由于改变前后的、均不变，故被吸收的溶质量不变； ，吸收剂用量L增加，则增大，增大，减小；填料层高度不变，减小，增大，、不变，增大，故减小。8、低浓度逆流吸收操作中，当吸收剂温度降低其他条件不变时，试判断下列
6、参数变化情况并绘出操作线：相平衡常数 ， ，推动力 ，回收率 ，出塔 ，出塔 （增大，减小，不变，不确定）。 第8题图 第10题图答：减小，增大，不确定，增大，减小，增大吸收剂温度降低，则相平衡常数减小，m减小，则增大，减小；填料层高度不变，减小，增大，S不变，根据传质单元数关联图，增大，、不变，所以减小，回收率增大，减小，操作线的斜率不变，、不变，操作线平行下移，与的交点右移，增大，增大，增大，故的变化趋势不能确定。变化后的操作线如图。9、低浓度逆流吸收操作中，当气体进口含量下降，其他条件不变时，则气体出口含量 ，液体出口含量 ，被吸收溶质总量 ，回收率 ，推动力 ， （增大，减小，不变，不
7、确定）答：减小，减小，减小，不变，减小，不变其他条件不变，则不变，根据传质单元数关联图，不变， 不变，下降， 第9题答案图 第10题答案图所以，气体出口含量也减小，吸收操作线的斜率不变，所以吸收操作线平行下移，所以吸收的平均推动力减小，回收率减小，也不变，推动力减小，不变，所以，液体出口含量减小，因为吸收率下降，被吸收的溶质总量减小。10、已知某吸收过程操作线如图所示，试分别定性绘出以下几种情况下的操作线，并讨论对吸收操作的影响：1） 吸收操作为气膜控制，气体流量V增至V，其他条件不变；2） 吸收过程为液膜控制，气体流量V增至V，其他条件不变；答：1）气膜控制，则，塔高一定，增加气体流量V，液
8、气比减小，也减小，增加；2）液膜控制，增加气体流量V，液气比减小，大大减小，则大大增加；11、某吸收塔原工况的操作线如图所示，现将吸收剂L的温度降低，其他条件不变，试定性绘出以下两种情况的操作线：（忽略温度变化对传质分系数的影响）1） 吸收过程为气膜控制2） 吸收过程为液膜控制。 第11题图 第11题答案答：1）气膜控制，不变，不变，但温度t下降，推动力变大，减小；2）液膜控制，温度t下降，m减小，减小，增大，而且推动力增大，所以大大减小。12、某吸收塔，气体流量V与组成和液相组成不变，试绘出以下两种情况下的操作线（平衡关系如附图所示）。1）；2）；3） 试讨论在以上两种情况下，增加能否使气体
9、出口含量降低？第12题附图 第12题答案1）附图 第12题答案2）附图3）当的情况，此情况下受相平衡约束等于，增大不会降低，只会无谓地降低，增大操作负荷；当的情况，此时，增大对降低效果显著。13、对解吸因数的系统进行逆流吸收，当塔高为无穷大时，塔顶气相出口含量 ，塔顶气相入口含量 ；若系统压力增加为原来的4倍，其他条件不变，则此时 ， （大于，等于，小于，不确定）。答：等于，大于，大于，等于同上图14、在吸收、解吸联合操作中，维持吸收塔L、V、y1，解吸气入塔含量和两塔操作温度、压力均不变，现减少解吸气用量，与原工况相比，新工况下离开解吸塔的液体含量 ，离开吸收塔的气体含量 ，离开吸收塔的液体
10、含量 ，吸收塔平均推动力 ，吸收塔的回收率 （增大，减小，不变，不确定）。答：增大，增大，增大，减小，减小解吸气的用量减少，解吸的推动力减小，故离开解吸塔的液体含量增大，解吸的操作线的斜率变小，在y1不变的条件下，线的位置上移，故出塔的气体含量增大，其他条件不变，x2增大，则吸收塔的平均推动力减小，回收率减小，NOL不变，A不变，故不变，增大，故也增大。二、 计算题1、例7.10用吸收操作除去某气体混合物中的可溶有害组分，在操作条件下的相平衡关系为y=1.5x，混合气体的初始含量y1=0.1(摩尔分数)，循环吸收剂的入塔含量x2=0.001，液气比L/G=2.0。已知在逆流操作时，气体出口的残
11、余含量y2=0.005，试计算在操作条件不变的情况下改为并流操作，气体出口含量为多少？吸收塔逆流操作时所吸收的可溶性组分是并流操作的多少倍？计算时可近似的认为体积传质系数Kya与流动方式无关。解：在逆流操作时，由物料衡算式可求得液体出口含量为平均传质推动力为吸收过程的传质单元数为改为并流操作后，因Kya可近似认为不变，传质单元高度不变，不变。于是，并流操作的气、液两相出口含量、可联立求解以下两式获得 (1) (2)将已知数据带入以上两式，并将式(2)线性化，则 (3) (4)由式(3)、(4)求得，逆流与并流操作所吸收的溶剂质量之比为从本例计算结果可以看出，在同一吸收塔内，当操作条件完全相同时
12、，逆流操作可得到更好的分离效果，其原因是逆流操作具有更大的平均传质推动力。因此，从传质推动力的角度看，逆流操作同样优于并流操作。例7.11:某生产过程产生两股含有HCl的混合气体，一股流量G1=0.015 kmol/s,HCl含量yG1=0.1(摩尔比)另一股流量G2=0.015kmol/s,HCl含量yG2=0.04(摩尔分数)。今拟用一个吸收塔回收两股气体中的HCl，总回收率不低于85%，所用吸收剂为20纯水，亨利系数E=2.786105Pa,操作压强为常压，试求：（1） 将两股物料混合后由塔底入塔，最小吸收剂用量为多少？若将两股物料分别加入(第二股气流在最佳高度单独加入塔内)，最小吸收剂
13、用量有何变化？（2）若空塔速度取0.5m/s,并测得在此气速Kya=8103kmol/(m3.s),实际液气比取最小液气比的1.2倍，问混合进料所需塔高为多少？（2） 若塔径和实际液气比与（2）相同，第二股气流在最佳位置进料，所需塔高为多少？中间加料为于何处？ 附图(a) 附图(b) 附图(c)解： （1）在操作条件下，系统的相平衡常数为两股气体混合后的含量为 气体出口含量为 两股气体混合后进塔的最小液气比为当两股气体分别进塔时，塔下半部的液气比大于上半部，操作线将首先在中间加料处与平衡线相交，对中间加料口至塔顶这一段作物料衡算，可求出为达到分离要求所需要的最小液气比为吸收塔下半部的液气比(L/V1)min=4.056，对下半部作物料衡算可得液体最大出口含量为连接(0,y2)、(,yG2)、(x1,min,yG1)三点的分段进料的操作线。（2）混合气体的总体积流量为 吸收塔直径为 吸收塔内液气比为由物料衡算式可求出液体出口含量为平均传质推动力为所需塔
