题目
四．计算题（20 分）常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯，吸收率为 99％。混合气量为 53Kmol/h。入塔气中含苯 2％（体积），入塔煤油中含苯 0.02％（摩尔分率）。溶剂用量为最小用量的 1.5 倍。在操作温度 50℃下，相平衡关系为 y*＝0.36x，总传质系数Ｋ ya＝0.015Kmol/m3·s。塔径为 1.1 米，试求液体出口浓度和所需填料层高度。第 4 页 共 页姓名：学号：班级：考试性质：首修、重修、再修学院：装订线
四．计算题（20 分）
常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯，吸收率为
99％。混合气量为 53Kmol/h。入塔气中含苯 2％（体积），入
塔煤油中含苯 0.02％（摩尔分率）。溶剂用量为最小用量的 1.5
倍。在操作温度 50℃下，相平衡关系为 y*＝0.36x，总传质系
数Ｋ ya＝0.015Kmol/m3·s。塔径为 1.1 米，试求液体出口浓度
和所需填料层高度。
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题目解答
答案
四．计算题（20 分）
解：y1=0.02, y2=0.02×1%=0.0002, x1* = y/m =
0.02 /0.36=0.0556,
x2 = 0.0002
(L/G)min =(y1－y2) / (x1*－x2) = (0.02－0.0002) /
(0.0556－0.0002 ) = 0.3577
L/G=1.5(L/G)min =1.5×0.3577=0.5366
x1 = x2＋(y1－y2) / (L/G) = 0.0002 (0.02
－0.0002)/0.5366=0.0371 Δy1= y1－mx1 = 0.02－
0.36×0.0371 = 0.00664
Δy2 = y2－mx2 = 0.0002－0.36×0.0002=0.000128
Δy m = (Δy1－Δy2) / ln (Δy1/Δy2)
= (0.00664－0.000128) / ln(0.00664/0.000128) =
0.00165 Ｎ OG = (y1—y2 ) /Δym = (0.02－0.0002 ) /
0.00165 = 12
Ｈ OG = G / (Ｋ y ａ Ω) = (53/3600) / (π/4×1.12 ) /
0.015 = 1.033 m Z=Ｈ OG×Ｎ OG = 1.033×12 = 12.4 m
解析
步骤 1：计算最小溶剂用量
- 入塔气中含苯的摩尔分率 y1 = 0.02
- 出塔气中含苯的摩尔分率 y2 = 0.02 × 1% = 0.0002
- 相平衡关系 y* = 0.36x，因此 x1* = y1 / 0.36 = 0.0556
- 入塔煤油中含苯的摩尔分率 x2 = 0.0002
- 最小溶剂用量 (L/G)min = (y1 - y2) / (x1* - x2) = (0.02 - 0.0002) / (0.0556 - 0.0002) = 0.3577
步骤 2：计算实际溶剂用量
- 实际溶剂用量 L/G = 1.5 × (L/G)min = 1.5 × 0.3577 = 0.5366
步骤 3：计算液体出口浓度
- 液体出口浓度 x1 = x2 + (y1 - y2) / (L/G) = 0.0002 + (0.02 - 0.0002) / 0.5366 = 0.0371
步骤 4：计算填料层高度
- Δy1 = y1 - mx1 = 0.02 - 0.36 × 0.0371 = 0.00664
- Δy2 = y2 - mx2 = 0.0002 - 0.36 × 0.0002 = 0.000128
- Δym = (Δy1 - Δy2) / ln(Δy1 / Δy2) = (0.00664 - 0.000128) / ln(0.00664 / 0.000128) = 0.00165
- Nog = (y1 - y2) / Δym = (0.02 - 0.0002) / 0.00165 = 12
- HOG = G / (KyaΩ) = (53 / 3600) / (π / 4 × 1.1^2) / 0.015 = 1.033 m
- Z = HOG × Nog = 1.033 × 12 = 12.4 m
- 入塔气中含苯的摩尔分率 y1 = 0.02
- 出塔气中含苯的摩尔分率 y2 = 0.02 × 1% = 0.0002
- 相平衡关系 y* = 0.36x，因此 x1* = y1 / 0.36 = 0.0556
- 入塔煤油中含苯的摩尔分率 x2 = 0.0002
- 最小溶剂用量 (L/G)min = (y1 - y2) / (x1* - x2) = (0.02 - 0.0002) / (0.0556 - 0.0002) = 0.3577
步骤 2：计算实际溶剂用量
- 实际溶剂用量 L/G = 1.5 × (L/G)min = 1.5 × 0.3577 = 0.5366
步骤 3：计算液体出口浓度
- 液体出口浓度 x1 = x2 + (y1 - y2) / (L/G) = 0.0002 + (0.02 - 0.0002) / 0.5366 = 0.0371
步骤 4：计算填料层高度
- Δy1 = y1 - mx1 = 0.02 - 0.36 × 0.0371 = 0.00664
- Δy2 = y2 - mx2 = 0.0002 - 0.36 × 0.0002 = 0.000128
- Δym = (Δy1 - Δy2) / ln(Δy1 / Δy2) = (0.00664 - 0.000128) / ln(0.00664 / 0.000128) = 0.00165
- Nog = (y1 - y2) / Δym = (0.02 - 0.0002) / 0.00165 = 12
- HOG = G / (KyaΩ) = (53 / 3600) / (π / 4 × 1.1^2) / 0.015 = 1.033 m
- Z = HOG × Nog = 1.033 × 12 = 12.4 m