题目
[例 -4=1 在填料吸收塔中,用清水逆流吸收磺化反应产生的二氧化硫气体。已知进-|||-塔时混合气体中二氧化硫的含量为18 %(质量分数),其余为惰性组分,惰性组分的平均-|||-分子量为28,吸收剂用量为最小用量的1.65倍。要求每小时从混合气体中吸收200kg的-|||-二氧化硫气体,操作条件下的气液平衡关系为 Y=26.7X 。试计算:(1)每小时的吸收剂-|||-用量;(2)出塔吸收液浓度。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算进塔气体中二氧化硫的摩尔比
已知二氧化硫的分子量为64，惰性组分的平均分子量为28，进塔气体中二氧化硫的质量分数为18%。因此，进塔气体中二氧化硫的摩尔比为：
${Y}_{1}=\dfrac {\dfrac {18}{64}}{\dfrac {100-18}{28}}=0.0960$
步骤 2：计算每小时的吸收剂用量
已知每小时从混合气体中吸收200kg的二氧化硫气体，因此每小时吸收的二氧化硫摩尔数为：
$V({Y}_{1}-{Y}_{2})=\dfrac {200}{64}=3.125kmol\cdot {h}^{-1}$
由于采用清水吸收，故 ${X}_{2}=0$。根据最小用水量公式：
${L}_{min}=\dfrac {V({Y}_{1}-{Y}_{2})}{{X}_{1}'-{X}_{2}}=\dfrac {V({Y}_{1}-{Y}_{2})}{\dfrac {{Y}_{1}}{m}-{X}_{2}}$
其中，$m$为气液平衡关系中的系数，即$Y=26.7X$，所以$m=26.7$。代入数据得：
${L}_{min}=\dfrac {3.125}{\dfrac {0.0960}{26.7}-0}=869kmol\cdot {h}^{-1}$
实际用水量为最小用水量的1.65倍，因此：
$L=1.65L_{min}=1.65\times 869=1434kmol\cdot {h}^{-1}$
步骤 3：计算出塔吸收液浓度
根据气液平衡关系$Y=26.7X$，出塔吸收液浓度为：
${X}_{1}={X}_{2}+\dfrac {V({Y}_{1}-{Y}_{2})}{L}=0+\dfrac {3.125}{1434}=2.18\times {10}^{-3}$
已知二氧化硫的分子量为64，惰性组分的平均分子量为28，进塔气体中二氧化硫的质量分数为18%。因此，进塔气体中二氧化硫的摩尔比为：
${Y}_{1}=\dfrac {\dfrac {18}{64}}{\dfrac {100-18}{28}}=0.0960$
步骤 2：计算每小时的吸收剂用量
已知每小时从混合气体中吸收200kg的二氧化硫气体，因此每小时吸收的二氧化硫摩尔数为：
$V({Y}_{1}-{Y}_{2})=\dfrac {200}{64}=3.125kmol\cdot {h}^{-1}$
由于采用清水吸收，故 ${X}_{2}=0$。根据最小用水量公式：
${L}_{min}=\dfrac {V({Y}_{1}-{Y}_{2})}{{X}_{1}'-{X}_{2}}=\dfrac {V({Y}_{1}-{Y}_{2})}{\dfrac {{Y}_{1}}{m}-{X}_{2}}$
其中，$m$为气液平衡关系中的系数，即$Y=26.7X$，所以$m=26.7$。代入数据得：
${L}_{min}=\dfrac {3.125}{\dfrac {0.0960}{26.7}-0}=869kmol\cdot {h}^{-1}$
实际用水量为最小用水量的1.65倍，因此：
$L=1.65L_{min}=1.65\times 869=1434kmol\cdot {h}^{-1}$
步骤 3：计算出塔吸收液浓度
根据气液平衡关系$Y=26.7X$，出塔吸收液浓度为：
${X}_{1}={X}_{2}+\dfrac {V({Y}_{1}-{Y}_{2})}{L}=0+\dfrac {3.125}{1434}=2.18\times {10}^{-3}$