14.混合气中CO2的体积分数为10%,其余为空气。在30℃、22MPa下用水吸收,使CO2的体积分数降-|||-到0.5%,水溶液出口组成为 times (10)^-4 混合气处理量为 (m)^3/m 标准状态),塔径为1.5m,亨利系数-|||-=200MMPa, 液相总传质系数 _(L)a=50kmol/((m)^2cdot hcdot kmol(m)^3 求每小时用水量及填料层高度。

步骤 1：计算标准状态下混合气的摩尔流量
混合气处理量为 $2240{m}^{3}/h$ 标准状态，标准状态下1摩尔气体的体积为 $22.4{m}^{3}$，因此混合气的摩尔流量为：
$$
\frac{2240}{22.4} = 100 kmol/h
$$
步骤 2：计算CO2的摩尔流量
混合气中CO2的体积分数为10%，因此CO2的摩尔流量为：
$$
100 \times 10\% = 10 kmol/h
$$
步骤 3：计算吸收后CO2的摩尔流量
吸收后CO2的体积分数降为0.5%，因此吸收后CO2的摩尔流量为：
$$
100 \times 0.5\% = 0.5 kmol/h
$$
步骤 4：计算吸收的CO2摩尔流量
吸收的CO2摩尔流量为：
$$
10 - 0.5 = 9.5 kmol/h
$$
步骤 5：计算水溶液出口的摩尔流量
水溶液出口组成为 $6\times {10}^{-4}$，因此水溶液出口的摩尔流量为：
$$
\frac{9.5}{6\times {10}^{-4}} = 15833.33 kmol/h
$$
步骤 6：计算每小时用水量
每小时用水量为：
$$
15833.33 kmol/h
$$
步骤 7：计算填料层高度
根据亨利系数E=200MPa，液相总传质系数 ${K}_{L}a=50kmol/({m}^{2}\cdot h\cdot kmol/{m}^{3})$，可以计算填料层高度。首先计算液相摩尔流量：
$$
15833.33 kmol/h
$$
然后计算液相摩尔浓度：
$$
\frac{15833.33}{1.5^2 \times \pi} = 2380.95 kmol/{m}^{3}
$$
最后计算填料层高度：
$$
\frac{9.5}{50 \times 2380.95} = 11.47 m
$$