第六章吸收
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一、单选题1.用纯溶剂吸收混合气中的溶质。
逆流操作,平衡关系满足亨利定律。
当入塔气体浓度y1上升,而其它入塔条件不变,则气体出塔浓度y2和吸收率ϕ的变化为:()。
C(A)y2上升,ϕ下降(B)y2下降,ϕ上升(C)y2上升,ϕ不变(D)y2上升,ϕ变化不确定2.在填料塔中,低浓度难溶气体逆流吸收时,若其它条件不变,但入口气量增加,则气相总传质单元数()。
BA 增加 B减少 C不变 D不定3.在填料塔中,低浓度难溶气体逆流吸收时,若其它条件不变,但入口气量增加,则出口气体组成将()。
AA 增加 B减少 C不变 D不定4.在填料塔中,低浓度难溶气体逆流吸收时,若其它条件不变,但入口气量增加,则出口液体组成()。
AA 增加 B减少 C不变 D不定5.低浓度的气膜控制系统,在逆流吸收操作中,若其它条件不变,但入口液体组成增高时,则气相总传质单元数将()。
CA 增加 B减少 C不变 D不定6.低浓度的气膜控制系统,在逆流吸收操作中,若其它条件不变,但入口液体组成增高时,则气相总传质单元高度将()。
CA 增加 B减少 C不变 D不定7.低浓度的气膜控制系统,在逆流吸收操作中,若其它条件不变,但入口液体组成增高时,则气相出口组成将()。
AA 增加 B减少 C不变 D不定8.低浓度的气膜控制系统,在逆流吸收操作中,若其它条件不变,但入口液体组成增高时,则液相出口组成将()。
AA 增加 B减少 C不变 D不定9.正常操作下的逆流吸收塔,若因某种原因使液体量减少以至液气比小于原定的最小液气比时,下列哪些情况将发生? C(A)出塔液体浓度增加,回收率增加(B)出塔气体浓度增加,但出塔液体浓度不变(C)出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加(D)在塔下部将发生解吸现象10.最大吸收率与()无关。
DA 液气比 B液体入塔浓度 C相平衡常数 D吸收塔型式11.逆流填料吸收塔,当吸收因数A<1且填料为无穷高时,气液两相将在()达到平衡。
第六章消化和吸收第一节概述在人和高等动物,消化系统由消化道和消化腺组成,消化道包括口腔、咽、食管、胃、小肠和大肠,主要的消化腺有唾液腺、肝、胰和散在分布于消化道壁内的腺体。
消化系统的主要生理功能是对食物进行消化和吸收,为机体的新陈代谢提供必不可少的营养物质和能量以及水和电解质。
此外,消化器官还有重要的内分泌功能和免疫功能。
食物中所含的营养物质,如糖类、蛋白质和脂肪,都以结构复杂的大分子形式存在,不能被人体直接利用,须在消化道内经消化而分解成结构简单的小分子物质,如氨基酸、甘油、脂肪酸和葡萄糖等,才能被机体吸收和利用。
而维生素、无机盐和水则不需要分解就可直接被吸收利用。
消化(dkigestion)是指食物中所含的营养物质(糖、蛋白质和脂肪等)在消化道内被分解为可吸收的小分子物质的过程。
消化道对食物的消化有机械性消化(mechanical digestion)和化学性消化(chemical digestion)两种方式。
前者是指通过消化道肌肉的舒缩活动,将食物磨碎,使之与消化液充分搅拌、混合,并将食物不断地向消化道远端推送的过程;后者则为通过消化液中含有的各种消化酶的作用,将食物中的大分子物质(主要是糖、蛋白质和脂肪)分解为结构简单的、可被吸收的小分子物质的过程。
正常情况下,两种方式的作用是紧密配合、互相促进、同时进行的,共同完成对食物的消化过程。
食物经消化后形成的小分子物质,以及维生素、无机盐和水通过消化道黏膜上皮细胞进入血液和淋巴的过程,称为吸收(absorption)。
未被吸收的食物残渣和消化道脱落的上皮细胞等在进入大肠后形成粪便,经肛门排出体外。
消化和吸收是两个相辅相成、紧密联系的过程。
消化道平滑肌的生理特性在消化道中,除口腔、咽、食管上端的肌肉和肛门外括约肌是骨骼肌外,其余部分都由平滑肌组成。
在平滑肌细胞之间存在缝隙连接。
平滑肌的舒缩活动与食物的机械性消化、化学性消化以及吸收过程是密切相关的,细胞间的缝隙连接可使电信号在细胞间传递。
【例6-1】 总压为101.325kPa 、温度为20℃时,1000kg 水中溶解15kg NH 3,此时溶液上方气相中NH 3的平衡分压为2.266kPa 。
试求此时之溶解度系数H 、亨利系数E 、相平衡常数m 。
解:首先将此气液相组成换算为y 与x 。
NH 3的摩尔质量为17kg/kmol ,溶液的量为15kg NH 3与1000kg 水之和。
故0156.018/100017/1517/15=+=+==BA A A n n n n n x022403251012662...Pp y *A*===436.10156.00224.0*===x ym由式(6-11) E =P ·m =101.325×1.436=145.5kPa或者由式(6-1)3.1450156.0266.2*===xp E A kPa溶剂水的密度ρs =1000kg/m 3,摩尔质量M s =18kg/kmol ,由式(6-10)计算H382.0183.1451000=⨯=≈ssEMH ρkmol/(m 3·kPa )H 值也可直接由式6-2算出,溶液中NH 3的浓度为 ()()869.01000/10001517/15//=+=+==ss A AA A A m m Mm V n c ρkmol/m 3所以 383.0266.2869.0*===AA p c H kmol/(m 3·kPa )【例6-2】 在20℃及101.325kPa 下CO 2与空气的混合物缓慢地沿Na 2CO 3溶液液面流过,空气不溶于Na 2CO 3溶液。
CO 2透过厚1mm 的静止空气层扩散到Na 2CO 3溶液中。
气体中CO 2的摩尔分数为0.2。
在Na 2CO 3溶液面上,CO 2被迅速吸收,故相界面上CO 2的浓度极小,可忽略不计。
CO 2在空气中20℃时的扩散系数D 为0.18cm 2/s 。
问CO 2的扩散速率是多少?解:此题属单方向扩散,可用式6-17计算。
六、在直径为1.2m的填料吸收塔中,拟装填3m高的DN25塑料阶梯环填料,该填料的比表面积为228m2/m3,在该填料吸收塔中用纯溶剂吸收某混合气体中的溶质组分。
已知入塔混合气体的流量为40kmol/h,溶质的含量为0.06(摩尔分数);溶质的吸收率为95%;操作条件下的气液平衡关系为Y=2.2X(X、Y均为摩尔比);溶剂用量为最小用量的1.5倍;气相总吸收系数为0.35kmol/(m3·h)。
试通过计算判断拟装填的填料高度能否达到分离要求。
(注:填料的有效比表面积可近似取为填料比表面积的90%)(15分)(天大2003)五、【吸收】(共11分)在一直径为1.2m、填料层高度为5m的吸收塔中,用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。
已知入塔混合气中惰性组分的摩尔流量为40kmol/h,气相总体积吸收系数为62.5kmol/(m3·h);在操作条件下,平衡线和操作线均为直线,且平衡线与操作线的斜率之比为0.7。
试计算该吸收塔的吸收率φA。
(11分)(天大2002)六、在填料层高度为8.5m的吸收塔中,用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。
已知进塔混合气体中溶质的含量为0.05(摩尔比);单位塔截面上惰性气体流量为50kmol/(m2·h);气相总吸收系数为0.34 kmol/(m2·h);溶质的吸收率为98%;在操作条件下,该系统的平衡关系为Y=2.2X(X、Y均为摩尔比);溶剂用量为最小用量的1.5倍。
试计算:(天大2001)(1)出塔液相组成;(2)所有填料的比表面积。
(11%)3、拟用内径为1.8 m逆流操作的吸收塔,在常温常压下吸收氨—空气混合气中的氨。
已知空气的摩尔流量为0.14kmol·s-1,进口气体中含氨的体积分数为0.020,出口气体中含氨的体积分数为0.0010,喷淋的稀氨水溶液中氨的摩尔分数为5.0×10-4,喷淋量为0.25kmol·s-1。
在操作条件下,物系服从亨利定律Y*=1.25X,体积吸收总系数K Y a=4.8×10-2 kmol·m-3·s-1。
试求:(山东科技大学2007)(1)塔底所得溶液的浓度;(2)全塔的平均推动力△Y m;(3)吸收塔所需的填料层高度。
浙大20083、吸收传质中的双膜理论的基本点是什么? (山东科技大学2007)12、加压和降温可以提高气体的溶解度,故加压降温有利于吸收操作。
()(山东科技大学2007)11、对于大多数气体的稀溶液,气液平衡关系服从亨利定律。
亨利系数随温度的升高而增大,而溶解度系数随温度的升高而减小。
( ) (山东科技大学2007)16、在常压下用水逆流吸空气中的CO ,若将用水量增加则出口气体中的CO 量将(①),出塔液体中CO 浓度将(②)。
(山东科技大学2007)A. 增加B. 减少C. 不变四、(20分)填料塔内用纯溶剂吸收气体混合物中的某溶质组分,进塔气体溶质浓度为0.01 (摩尔比,下同),混合气体的质量流量为1400 kg/h ,平均摩尔质量为29 g/mol,操作液气比为1.5 ,在此操作条件下气液相平衡关系为Y*=1.5X,当两相逆流操作时,工艺要求气体吸收率为95%,现有一填料层高度为 7m 、塔径为0.8m的填料塔,气相总体积吸收系数K Y a为0.088 kmol/(m3·s) ,求(1)操作液气比是最小液气比的多少倍?(2)出塔液体浓度X ? (3)该塔是否合用?(青科2007研)5.说明传质单元高度的物理意义(青科2007研)1.写出亨利定律的定义及表达公式。
(青科2008)五、(20分)用填料塔吸收混合气体中所含的苯,入塔气体中含苯5%(体积分率),其余为空气,要求苯的回收率为90%,吸收塔在常压、25℃下操作,入塔混合气体为每小时940m3(标准状况),入塔吸收剂为纯煤油,其耗用量为最小耗用量的1.5倍,已知该系统的相平衡关系为Y=0.14X(其中X、Y为摩尔比),气相总体积吸收系数K Y a=0.035 kmol/(m3·s),纯煤油的平均分子量为170,塔径为0.6 m。
(青科2008)试求:(1)吸收剂用量 kg/h ;(2)溶剂出塔浓度;(3)填料层高度。
五、(20分)一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害成分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倍数。
(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,需将填料层加高多少米? (青科2005)(1)对于溶解度系数很低的气体吸收,可采用哪些措施以提高吸收速率?(青科2005)(3)双膜理论(青科2006)(4)(2)菲克定律(青科2006)五、(20分)在逆流操作的填料塔中,用清水吸收焦炉气中的氨,氨的浓度为8g/标准m3,混合气体处理量为4500标准m3/h。
氨的回收率为95%,吸收剂用量为最小用量的1.5倍。
空塔气速为1.2m/s。
气相体积总吸收系数K Y a为 0.06kmol/(m3·h),且K Y a正比于V0.7,(V为惰性气体处理量)。
操作压强为101.33kPa,温度为30℃,在操作条件下气液平衡关系为Y=1.2X。
试求:(1)用水量,kg/h;(2)塔径和塔高,m;(3)若混合气体处理量增加20%,要求吸收率不变,则需增加的填料层高度,m。
(氨分子量17) (青科2006)北京理工03年化工原理06年北京理工05年广东工业大学08年4 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,当系统温度增加时,其溶解度系数H将()。
而当系统中液相总浓度增加时,其相平衡常数M将()广东工业大学08年10吸收过程中总传质系数与分传质系数的关系为1/K l=1/ K l-H/k G 其中1/K l表示()阻力,当()阻力相可以忽略时,表示该吸收的液膜控制。
4 在常压逆流填料吸收塔中,在循环吸收剂吸收混合气中的SO2,进塔吸收剂流量为2000 kmol/h,其组成为0.5g(SO2)/100g(H2O);混合气流量为90 kmol/h,其组成为0.09(SO2摩尔分率),吸收率为80%,在操作条件下物系平衡关系为Y=18X-0.01 试求1吸收塔的出塔组成X2用平均推动力法求气相总传质单元数N oG 华南理工03年华南理工04年华南理工05年南京工业05年南京工业06年青岛科技05年五、(20分)一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害成分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倍数。
(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,需将填料层加高多少米?(2)对于溶解度系数很低的气体吸收,可采用哪些措施以提高吸收速率?青岛科技06年(20分)在逆流操作的填料塔中,用清水吸收焦炉气中的氨,氨的浓度为8g/标准m3,混合气体处理量为4500五、标准m3/h。
氨的回收率为95%,吸收剂用量为最小用量的1.5倍。
空塔气速为1.2m/s。
气相体积总吸收系数K Y a为 0.06kmol/(m3·h),且K Y a正比于V0.7,(V为惰性气体处理量)。
操作压强为101.33kPa,温度为30℃,在操作条件下气液平衡关系为Y=1.2X。
试求:(1)用水量,kg/h;(2)塔径和塔高,m;(3)若混合气体处理量增加20%,要求吸收率不变,则需增加的填料层高度,m。
(氨分子量17)菲克定律(3) 双膜理论青岛科技07年四、(20分)填料塔内用纯溶剂吸收气体混合物中的某溶质组分,进塔气体溶质浓度为0.01 (摩尔比,下同),混合气体的质量流量为1400 kg/h ,平均摩尔质量为29 g/mol,操作液气比为1.5 ,在此操作条件下气液相平衡关系为Y*=1.5X,当两相逆流操作时,工艺要求气体吸收率为95%,现有一填料层高度为 7m 、塔径为0.8m的填料塔,气相总体积吸收系数K Y a为0.088 kmol/(m3·s) ,求(1)操作液气比是最小液气比的多少倍?(2)出塔液体浓度X ? (3)该塔是否合用?5.说明传质单元高度的物理意义青岛科技08年五、(20分)用填料塔吸收混合气体中所含的苯,入塔气体中含苯5%(体积分率),其余为空气,要求苯的回收率为90%,吸收塔在常压、25℃下操作,入塔混合气体为每小时940m3(标准状况),入塔吸收剂为纯煤油,其耗用量为最小耗用量的1.5倍,已知该系统的相平衡关系为Y=0.14X(其中X、Y为摩尔比),气相总体积吸收系数K Y a=0.035 kmol/(m3·s),纯煤油的平均分子量为170,塔径为0.6 m。
试求:(1)吸收剂用量 kg/h ;(2)溶剂出塔浓度;(3)填料层高度。
2.写出亨利定律的定义及表达公式。
3.什么是理想物系?山东科技16、在常压下用水逆流吸空气中的CO ,若将用水量增加则出口气体中的CO 量将(①),出塔液体中CO 浓度将(②)。
A. 增加B. 减少C. 不变17、下列系数中,其单位与压强的单位相同的是()。
A. 亨利系数B. 溶解度系数C. 相平衡常数11、对于大多数气体的稀溶液,气液平衡关系服从亨利定律。
亨利系数随温度的升高而增大,而溶解度系数随温度的升高而减小。
( )12、加压和降温可以提高气体的溶解度,故加压降温有利于吸收操作。
()3、吸收传质中的双膜理论的基本点是什么?3、拟用内径为1.8 m逆流操作的吸收塔,在常温常压下吸收氨—空气混合气中的氨。
已知空气的摩尔流量为0.14kmol·s-1,进口气体中含氨的体积分数为0.020,出口气体中含氨的体积分数为0.0010,喷淋的稀氨水溶液中氨的摩尔分数为5.0×10-4,喷淋量为0.25kmol·s-1。
在操作条件下,物系服从亨利定律Y*=1.25X,体积吸收总系数K Y a=4.8×10-2 kmol·m-3·s-1。
试求:(1)塔底所得溶液的浓度;(2)全塔的平均推动力△Y m;(3)吸收塔所需的填料层高度。
06河北工业07山西煤矿简述化学吸收的主要优点。
5.对一定操作条件下的填料吸收塔,如将填料层增高一些,则塔的H OG ,N OG 。