在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的 H2S,进塔气相中含 H2S(体积)2.91 %要求吸收率不低于 99%,操作温度 300K,压强 101.33kPa , 平 衡关系为 Y* = 2X,进 塔液 体为 新鲜 溶剂 , 出 塔 液体 中 H2S 浓 度为 0.013kmol(H 2S)/kmol( 溶剂 ) 已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为 0.015kmol/(m 2·s) ,气相体积 吸收总系数为 0.000395 kmol/(m 3· s· kPa)。求所需填料蹭高度。

步骤 1：计算出塔气相中 H2S 的浓度
根据题目要求，进塔气相中含 H2S 的体积分数为 2.91%，吸收率不低于 99%，因此出塔气相中 H2S 的浓度为：
\[ y_2 = y_1(1-\eta) = 0.0291 \times (1-0.99) = 0.000291 \]

步骤 2：计算进塔气相中 H2S 的浓度
进塔气相中 H2S 的浓度为：
\[ Y_1 = \frac{y_1}{1-y_1} = \frac{0.0291}{1-0.0291} = 0.02997 \]

步骤 3：计算平均推动力
根据题目给出的平衡关系 \( Y^* = 2X \)，出塔液体中 H2S 的浓度为 0.013 kmol(H2S)/kmol(溶剂)，因此：
\[ Y_1^* = 2 \times 0.013 = 0.026 \]
平均推动力为：
\[ \Delta Y_m = \frac{(Y_1 - Y_1^*) - Y_2}{\ln \left( \frac{Y_1 - Y_1^*}{Y_2} \right)} = \frac{(0.02997 - 0.026) - 0.000291}{\ln \left( \frac{0.02997 - 0.026}{0.000291} \right)} = 0.0014 \]

步骤 4：计算理论板数
理论板数为：
\[ N_{OG} = \frac{Y_1 - Y_2}{\Delta Y_m} = \frac{0.02997 - 0.000291}{0.0014} = 21.2 \]

步骤 5：计算填料层高度
根据题目给出的单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为 0.015 kmol/(m²·s)，气相体积吸收总系数为 0.000395 kmol/(m³·s·kPa)，填料层高度为：
\[ H_{OG} = \frac{V}{K_{Ya} \Omega} = \frac{0.015}{0.000395 \times 101.33} = 0.375 \]
\[ H = N_{OG} \times H_{OG} = 21.2 \times 0.375 = 7.9 \text{m} \]