5-10 用20℃的清水逆流吸收氨-空气混合气中的氨,已知混合气体总压为101.3kPa,其中氨的分压为-|||-1.0133kPa,要求混合气体处理量为 (m)^3/h, 水吸收混合气中氨的吸收率为99%。在操作条件下物-|||-系的平衡关系为 cdot =0.757X, 若吸收剂用量为最小用量的2倍,试求(1)塔内每小时所需清水的-|||-量为多少kg?(2)塔底液相组成(用摩尔分数表示)。

步骤 1：计算混合气体中氨的摩尔分数
混合气体中氨的分压为1.0133kPa，总压为101.3kPa，因此氨的摩尔分数为：
$$
Y = \frac{1.0133}{101.3} = 0.01
$$
步骤 2：计算吸收剂的最小用量
根据吸收率99%，计算吸收后氨的摩尔分数：
$$
Y_2 = Y \times (1 - 0.99) = 0.01 \times 0.01 = 0.0001
$$
根据平衡关系 $Y'=0.757X$，计算吸收后液相中氨的摩尔分数：
$$
X_2 = \frac{Y_2}{0.757} = \frac{0.0001}{0.757} = 0.000132
$$
步骤 3：计算吸收剂的用量
吸收剂用量为最小用量的2倍，因此计算最小用量：
$$
L_{min} = \frac{V(Y_1 - Y_2)}{X_2 - Y_2'}
$$
其中，$Y_1 = 0.01$，$Y_2 = 0.0001$，$X_2 = 0.000132$，$Y_2' = 0.757 \times 0.000132 = 0.000100$
$$
L_{min} = \frac{773(0.01 - 0.0001)}{0.000132 - 0.000100} = 214200 \text{ mol/h}
$$
因此，吸收剂用量为：
$$
L = 2 \times L_{min} = 2 \times 214200 = 428400 \text{ mol/h}
$$
步骤 4：计算塔内每小时所需清水的量
根据水的摩尔质量为18g/mol，计算清水的量：
$$
m = L \times 18 = 428400 \times 18 = 7711200 \text{ g/h} = 7711.2 \text{ kg/h}
$$
步骤 5：计算塔底液相组成
根据吸收剂用量为最小用量的2倍，计算塔底液相组成：
$$
X_1 = \frac{Y_1}{0.757} = \frac{0.01}{0.757} = 0.0132
$$