从矿石焙烧炉中送出的气体，含体积分数9%的SO2，其余视为惰性气体。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含S02的95%。吸收塔的操作温度为30℃，压力为100kPa，每小时处理的炉气量为1000m3(30℃、100kPa时的体积流量)，所用液—气比为最小比值的1.2倍。求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。 平衡关系数据为： 液相中SO2溶解度/(kgSO2/100kgH2O) 7.5 5.0 2.5 1.5 1.0 0.5 0.2 0.1 气相中SO2平衡分压/kPa 91.7 60.3 28.8 16.7 10.5 4.8 1.57 0.67

步骤 1：计算每小时处理的炉气量中SO2的摩尔数
- 炉气量为1000m3，含SO2体积分数为9%，即SO2体积为90m3。
- 根据理想气体状态方程PV=nRT，计算SO2的摩尔数n。
- 其中P=100kPa，V=90m3，T=303K，R=8.314J/(mol·K)。
- n=PV/RT=100kPa×90m3/(8.314J/(mol·K)×303K)=3590mol。

步骤 2：计算吸收塔中SO2的吸收量
- SO2的吸收率为95%，即吸收量为3590mol×95%=3410.5mol。

步骤 3：计算吸收塔中SO2的平衡分压
- 根据平衡关系数据，当SO2溶解度为0.5kgSO2/100kgH2O时，平衡分压为4.8kPa。
- 由于吸收塔中SO2的吸收量为3410.5mol，假设吸收塔中水的量为xkg，则SO2的溶解度为3410.5mol/(xkg×1000kg/kmol)=3.4105/xmol/kg。
- 根据平衡关系数据，当SO2溶解度为3.4105/xmol/kg时，平衡分压为4.8kPa×(3.4105/x)/(0.5/100)=272.84/xkPa。

步骤 4：计算吸收塔中水的量
- 根据吸收塔的操作温度为30℃，压力为100kPa，每小时处理的炉气量为1000m3，所用液—气比为最小比值的1.2倍，计算吸收塔中水的量。
- 液—气比为最小比值的1.2倍，即液—气比为1.2×(3410.5mol/3590mol)=1.14。
- 吸收塔中水的量为1.14×1000m3=1140m3。
- 吸收塔中水的量为1140m3×1000kg/m3=1.14×10^6kg。

步骤 5：计算出塔时水溶液组成
- 出塔时水溶液组成X=3410.5mol/(1.14×10^6kg×1000kg/kmol)=2.03×10^{-3}。