6-21 在一逆流接触的填料吸收塔中,用纯水吸收空气-氨混合气体中的NH3,入塔气体中含NH3为9%,-|||-要求吸收率为95%,吸收剂用量为最小用量的1.2倍,操作条件下的平衡关系为 '=1.2x 。传质-|||-单元高度为0.8m。试求:①填料层高度H ;②若改用含NH 30.05%(摩尔分数)的稀氨水作吸收-|||-剂,x1及其他条件均不变,吸收率为多少?

步骤 1：确定最小吸收剂用量
根据题意，吸收剂用量为最小用量的1.2倍。首先，我们需要确定最小吸收剂用量。最小吸收剂用量是指在吸收过程中，吸收剂的摩尔流量与气体中待吸收组分的摩尔流量相等时的吸收剂用量。设气体中待吸收组分的摩尔流量为 $L_{min}$，则实际吸收剂用量为 $1.2L_{min}$。

步骤 2：计算吸收剂用量
设气体中待吸收组分的摩尔流量为 $L_{min}$，则实际吸收剂用量为 $1.2L_{min}$。根据吸收率的定义，吸收率 $\eta$ 为：
$$
\eta = \frac{L_{min} - L_{out}}{L_{min}}
$$
其中，$L_{out}$ 为出塔气体中待吸收组分的摩尔流量。根据题意，吸收率为95%，即 $\eta = 0.95$。因此，可以得到：
$$
0.95 = \frac{L_{min} - L_{out}}{L_{min}}
$$
解得：
$$
L_{out} = 0.05L_{min}
$$
步骤 3：计算传质单元数
根据传质单元数的定义，传质单元数 $N_{OG}$ 为：
$$
N_{OG} = \frac{L_{min} - L_{out}}{L_{min} - L_{out}/1.2}
$$
代入 $L_{out} = 0.05L_{min}$，得到：
$$
N_{OG} = \frac{L_{min} - 0.05L_{min}}{L_{min} - 0.05L_{min}/1.2} = \frac{0.95L_{min}}{0.95L_{min}/1.2} = 1.2
$$
步骤 4：计算填料层高度
根据传质单元高度的定义，传质单元高度 $H_{OG}$ 为：
$$
H_{OG} = \frac{H}{N_{OG}}
$$
其中，$H$ 为填料层高度。根据题意，传质单元高度为0.8m，因此可以得到：
$$
H = N_{OG} \times H_{OG} = 1.2 \times 0.8 = 0.96m
$$
步骤 5：计算吸收率
根据题意，若改用含NH30.05%（摩尔分数）的稀氨水作吸收剂，x1及其他条件均不变。设出塔气体中待吸收组分的摩尔流量为 $L_{out}'$，则吸收率为：
$$
\eta' = \frac{L_{min} - L_{out}'}{L_{min}}
$$
根据传质单元数的定义，传质单元数 $N_{OG}'$ 为：
$$
N_{OG}' = \frac{L_{min} - L_{out}'}{L_{min} - L_{out}'/1.2}
$$
代入 $L_{out}' = 0.05L_{min}$，得到：
$$
N_{OG}' = \frac{L_{min} - 0.05L_{min}}{L_{min} - 0.05L_{min}/1.2} = \frac{0.95L_{min}}{0.95L_{min}/1.2} = 1.2
$$
因此，吸收率为：
$$
\eta' = \frac{L_{min} - L_{out}'}{L_{min}} = \frac{L_{min} - 0.05L_{min}}{L_{min}} = 0.95 = 95\%
$$