8.2 在吸收塔中,用清水自上而下并流吸收混合废气中的氨气。已知气体-|||-流量为 (m)^3/h (标准状态),氨气的摩尔分数为0.01,塔内为常温常压,此条件-|||-下氨的相平衡关系为 '=0.93X, 求:-|||-(1)用 (m)^3/h 的清水吸收,氨气的最高吸收率;-|||-(2)用 (m)^3/h 的清水吸收,氨气的最高吸收率;-|||-(3)用 (m)^3/h 的含氨0.5%(质量分数)的水吸收,氨气的最高吸收率。

步骤 1：计算气体流量
气体流量为 $1000{m}^{3}/h$ (标准状态)，转换为摩尔流量。
$$
\text{气体摩尔流量} = \frac{1000 \times 10^3}{22.4} \times \frac{1}{3600} = 12.4 \text{ mol/s}
$$
步骤 2：计算液体流量
(1) 用 $5{m}^{3}/h$ 的清水吸收
$$
\text{液体摩尔流量} = \frac{5 \times 10^3 \times 10^3}{18} \times \frac{1}{3600} = 77.2 \text{ mol/s}
$$
(2) 用 $10{m}^{3}/h$ 的清水吸收
$$
\text{液体摩尔流量} = \frac{10 \times 10^3 \times 10^3}{18} \times \frac{1}{3600} = 154.4 \text{ mol/s}
$$
(3) 用 $5{m}^{3}/h$ 的含氨0.5%(质量分数)的水吸收
$$
\text{液体摩尔流量} = \frac{5 \times 10^3 \times 10^3}{18} \times \frac{1}{3600} = 77.2 \text{ mol/s}
$$
步骤 3：计算氨气的最高吸收率
(1) 用 $5{m}^{3}/h$ 的清水吸收
$$
77.2 \times (Y' - 0.93) = 12.4 \times (0.01 - Y')
$$
$$
Y' = 0.0013
$$
$$
\varphi = \frac{0.01 - 0.0013}{0.01} = 0.87
$$
(2) 用 $10{m}^{3}/h$ 的清水吸收
$$
154.4 \times (Y' - 0.93) = 12.4 \times (0.01 - Y')
$$
$$
Y' = 0.0007
$$
$$
\varphi = \frac{0.01 - 0.0007}{0.01} = 0.93
$$
(3) 用 $5{m}^{3}/h$ 的含氨0.5%(质量分数)的水吸收
$$
77.2 \times (Y' - 0.93 - 0.0053) = 12.4 \times (0.01 - Y')
$$
$$
Y' = 0.0056
$$
$$
\varphi = \frac{0.01 - 0.0056}{0.01} = 0.44
$$