题目
今拟在一逆流操作的填料塔中,用纯矿物油吸收混合气中的溶质,进口混合气中溶质含量为%(体积%),要求吸收率为85%,操作条件下的平衡关系y = 。试求:(1) 出口矿物油中溶质的最大浓度;(2) 最小液气比;(3) 取吸收剂用量为最小用量的3倍时的传质单元数;(4) 气相总传质单元高度为1m时的填料层高度。(15分)
今拟在一逆流操作的填料塔中,用纯矿物油吸收混合气中的溶质,进口混合气中溶质含量为%(体积%),要求吸收率为85%,操作条件下的平衡关系y = 。试求:
(1) 出口矿物油中溶质的最大浓度;
(2) 最小液气比;
(3) 取吸收剂用量为最小用量的3倍时的传质单元数;
(4) 气相总传质单元高度为1m时的填料层高度。(15分)
题目解答
答案
解:低浓气体吸收
(1) 出口矿物油中溶质的最大浓度为:
(2分)
(2)
或 
(5分)
(3)
(3分)
(3分)
(4)
(2分)
解析
步骤 1：计算出口矿物油中溶质的最大浓度
根据题意，进口混合气中溶质含量为1.5%（体积%），要求吸收率为85%，操作条件下的平衡关系为y = 0.5x。出口矿物油中溶质的最大浓度为${x}_{1e}=\dfrac {{y}_{1}}{m}=\dfrac {0.015}{0.5}=0.03$。
步骤 2：计算最小液气比
根据题意，进口混合气中溶质含量为1.5%（体积%），要求吸收率为85%，操作条件下的平衡关系为y = 0.5x。最小液气比为${(\dfrac {L}{G})}_{min}=\dfrac {{y}_{1}-{y}_{2}}{{x}_{1e}-{x}_{2}}=\dfrac {1.5-0.00225}{0.03-0}=0.425$。
步骤 3：计算传质单元数
根据题意，取吸收剂用量为最小用量的3倍时，传质单元数为$\dfrac {L}{G}=3{(\dfrac {L}{G})}_{min}=3\times 0.425=1.275$。$\dfrac {1}{A}=\dfrac {m}{L/G}=\dfrac {0.5}{1.275}=0.392$。${V}_{OG}=\dfrac {1}{1-\dfrac {1}{A}}\ln [ (1-\dfrac {1}{A})\dfrac {{y}_{1}}{{y}_{2}}+\dfrac {1}{A}]$。
步骤 4：计算填料层高度
根据题意，气相总传质单元高度为1m时，填料层高度为$=\dfrac {1}{1-0.392}\ln [ (1-0.392)\dfrac {0.015}{0.00225}+0.392] =2.45$。
根据题意，进口混合气中溶质含量为1.5%（体积%），要求吸收率为85%，操作条件下的平衡关系为y = 0.5x。出口矿物油中溶质的最大浓度为${x}_{1e}=\dfrac {{y}_{1}}{m}=\dfrac {0.015}{0.5}=0.03$。
步骤 2：计算最小液气比
根据题意，进口混合气中溶质含量为1.5%（体积%），要求吸收率为85%，操作条件下的平衡关系为y = 0.5x。最小液气比为${(\dfrac {L}{G})}_{min}=\dfrac {{y}_{1}-{y}_{2}}{{x}_{1e}-{x}_{2}}=\dfrac {1.5-0.00225}{0.03-0}=0.425$。
步骤 3：计算传质单元数
根据题意，取吸收剂用量为最小用量的3倍时，传质单元数为$\dfrac {L}{G}=3{(\dfrac {L}{G})}_{min}=3\times 0.425=1.275$。$\dfrac {1}{A}=\dfrac {m}{L/G}=\dfrac {0.5}{1.275}=0.392$。${V}_{OG}=\dfrac {1}{1-\dfrac {1}{A}}\ln [ (1-\dfrac {1}{A})\dfrac {{y}_{1}}{{y}_{2}}+\dfrac {1}{A}]$。
步骤 4：计算填料层高度
根据题意，气相总传质单元高度为1m时，填料层高度为$=\dfrac {1}{1-0.392}\ln [ (1-0.392)\dfrac {0.015}{0.00225}+0.392] =2.45$。