题目

3、某生产车间使用一填料塔，用清水逆流吸取混合气中有害组分A，已知操作条件下，气相总传质单元高度为 1.5m，进料混合气构成为 0.04（组分 A 的摩尔分率，下同），出塔尾气构成为 0.0053，出塔水溶液浓度为 0.0128 ，操作条件下的平衡关系为Y=2.5X（X、Y 均为摩尔比），试求：1）L/V 为(L/V)min 的多少倍？2）所需填料层高度。

题目解答

答案

解：Y 1= 0.04=0.04171−0.04Y 2= 0.00531−0.0053 =0.00533X1= 0.01281−0.0128=0.012971）L/V 为(L/V)min 的倍数V =LY 1−Y 2X1−X 2( LV )min=Y 1−Y 2Y 1m −X2=0.0417−0.005330.01297−0=m(1−Y 2Y 1) =2.5(1−0.00533=2.8040.0417 ) =2.18( LV )/( LV )min=1.2862）所需填料层高度对数平均推进力法Y 1−Y 2=0.0417−0.00533NOG=ΔY mΔY m=lnΔY 1−ΔY 2ΔY 1ΔY 2=(Y 1−Y 1*)−(Y 2−Y 2*)lnY 1−Y 1*Y 2−Y 2*=(0.0417−2.5×0.01297)−(0.00533−0)ln 0.0417−2.5×0.012970.0053=0.007117NOG=Y 1−Y 2ΔY m=0.0417−0.005330.007117=5.11

解析

步骤 1：计算气相摩尔分率
根据题意，进料混合气构成为 0.04，出塔尾气构成为 0.0053，出塔水溶液浓度为 0.0128。首先，计算气相摩尔分率Y1和Y2，以及液相摩尔分率X1。
Y1 = 0.04 / (1 - 0.04) = 0.0417
Y2 = 0.0053 / (1 - 0.0053) = 0.00533
X1 = 0.0128 / (1 - 0.0128) = 0.01297
步骤 2：计算L/V为(L/V)min的倍数
根据题意，操作条件下的平衡关系为Y=2.5X。计算L/V为(L/V)min的倍数。
V = L(Y1 - Y2) / (X1 - X2)
(L/V)min = (Y1 - Y2) / (Y1m - X2)
其中，Y1m = Y1 / (1 - Y2 / Y1) = 2.5(1 - 0.00533 / 0.0417) = 2.18
(L/V) / (L/V)min = 1.286
步骤 3：计算所需填料层高度
根据题意，气相总传质单元高度为 1.5m。计算所需填料层高度。
对数平均推进力法：
Y1 - Y2 = 0.0417 - 0.00533
NOG = ΔYm / ΔYm
ΔYm = ln(ΔY1 - ΔY2) / (ΔY1ΔY2)
其中，ΔY1 = Y1 - Y1*，ΔY2 = Y2 - Y2*，Y1* = 2.5X1，Y2* = 0
ΔYm = (0.0417 - 2.5×0.01297) - (0.00533 - 0) / ln(0.0417 - 2.5×0.01297 / 0.0053) = 0.007117
NOG = (Y1 - Y2) / ΔYm = (0.0417 - 0.00533) / 0.007117 = 5.11
所需填料层高度 = NOG × 气相总传质单元高度 = 5.11 × 1.5 = 7.665m