[例]某填料吸收塔用溶质含量为0.02%(比摩尔分数,下同)的溶剂吸收混合气中的可溶组分,采用的液气比为3.2,气体入塔溶质的含量为2.0%,回收率可达95%。已知在操作范围内物系的平衡关系为Y=2X,吸收过程为气膜控制,总体积传质系数KYa与气体摩尔流率的0.8次方成正比。受前后工序操作状况的影响,该吸收塔的工艺参数也常有波动,试对以下几种情况进行计算。(1)当解吸不良使吸收剂入塔含量增高至0.04%时,溶质的回收率下降至多少?塔内传质推动力有何变化?(2)气体流率增加20%,而溶剂量以及气、液进口组成不变?溶质的回收率有何变化?单位时间被吸收的溶质量增加多少?(3)入塔气体溶质含量增高至2.5%时,为保证气体出塔组成不变,吸收剂用量应增加为原用量的多少倍?
[例]某填料吸收塔用溶质含量为0.02%(比摩尔分数,下同)的溶剂吸收混合气中的可溶组分,采用的液气比为3.2,气体入塔溶质的含量为2.0%,回收率可达95%。已知在操作范围内物系的平衡关系为Y=2X,吸收过程为气膜控制,总体积传质系数KYa与气体摩尔流率的0.8次方成正比。受前后工序操作状况的影响,该吸收塔的工艺参数也常有波动,试对以下几种情况进行计算。
(1)当解吸不良使吸收剂入塔含量增高至0.04%时,溶质的回收率下降至多少?塔内传质推动力有何变化?
(2)气体流率增加20%,而溶剂量以及气、液进口组成不变?溶质的回收率有何变化?单位时间被吸收的溶质量增加多少?
(3)入塔气体溶质含量增高至2.5%时,为保证气体出塔组成不变,吸收剂用量应增加为原用量的多少倍?
题目解答
答案
解: (1)原工况
新工况
(2)
(3)
由上式试差得:
[例2]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x= 0.0004,混合气体处理量为2240Nm/ h(操作状态),亨利常数E = 200MPa,液相体积总传质系数Ka = 50 kmol / (mh (kmol / m)),塔径为1.5m,求每小时用水量和填料层高度。
解:(1)求L:
(2)求z:
例 3 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丙酮-空气混合气(T = 298.15 K,P = 101.3 kPa),其中含丙酮5%(体积%);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Ka;
(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。
解:(1)求Ka
解析
原工况下，气体入塔溶质含量为2.0%，溶剂入塔溶质含量为0.02%，液气比为3.2，回收率为95%。根据平衡关系Y=2X，可以计算出气体出塔溶质含量。
步骤 2：计算新工况下的回收率
新工况下，溶剂入塔溶质含量增高至0.04%，液气比不变，气体入塔溶质含量不变，根据平衡关系Y=2X，可以计算出气体出塔溶质含量，进而计算出回收率。
步骤 3：计算气体流率增加20%时的回收率
气体流率增加20%，溶剂量以及气、液进口组成不变，根据总体积传质系数KYa与气体摩尔流率的0.8次方成正比，可以计算出新的总体积传质系数，进而计算出新的回收率。
步骤 4：计算入塔气体溶质含量增高至2.5%时的吸收剂用量
入塔气体溶质含量增高至2.5%，为保证气体出塔组成不变，根据平衡关系Y=2X，可以计算出新的溶剂入塔溶质含量，进而计算出新的吸收剂用量。