在设计低浓度气体逆流吸收塔时,若减小吸收剂进塔浓度,设计任务不变,且吸收剂用量L不变,则设备费用将()。A. 变大B. 变小C. 不变D. 变化无法确定
A. 变大
B. 变小
C. 不变
D. 变化无法确定
题目解答
答案
解析
本题考查低浓度气体逆流吸收塔的设计原理以及吸收剂进塔浓度对设备费用的影响。解题思路是通过分析吸收剂进塔浓度变化对传质单元数的影响,再结合传质单元数与设备费用的关系来得出结论。
1. 明确相关公式
在低浓度气体逆流吸收塔中,传质单元数$N_{OG}$的计算公式为:
$N_{OG}=\frac{1}{1 - S}\ln[(1 - S)\frac{y_1 - mx_2}{y_2 - mx_2}+S]$
其中$S=\frac{mG}{L}$为脱吸因数,$m$为相平衡常数,$G$为气相摩尔流率,$L$为液相摩尔流率,$y_1$、$y_2$分别为进塔和出塔气相组成,$x_2$为进塔液相组成。
2. 分析吸收剂进塔浓度变化对脱吸因数$S$的影响
已知吸收剂用量$L$不变,设计任务不变意味着气相摩尔流率$G$、相平衡常数$m$、进塔和出塔气相组成$y_1$、$y_2$都不变。当减小吸收剂进塔浓度$x_2$时,脱吸因数$S=\frac{mG}{L}$不变。
3. 分析吸收剂进塔浓度变化对传质单元数$N_{OG}$的影响
将$S$不变,$x_2$减小代入传质单元数公式$N_{OG}=\frac{1}{1 - S}\ln[(1 - S)\frac{y_1 - mx_2}{y_2 - mx_2}+S]$中。
因为$x_2$减小,$y_1 - mx_2$增大,$y_2 - mx_2$增大,且$\frac{y_1 - mx_2}{y_2 - mx_2}$增大,所以$(1 - S)\frac{y_1 - mx_2}{y_2 - mx_2}+S$增大,进而$\ln[(1 - S)\frac{y_1 - mx_2}{y_2 - mx_2}+S]$增大,那么传质单元数$N_{OG}$减小。
4. 分析传质单元数$N_{OG}$与设备费用的关系
吸收塔的设备费用主要与塔高$Z$有关,而塔高$Z = H_{OG}N_{OG}$,其中$H_{OG}$为气相总传质单元高度。在本题条件下,$H_{OG}$不变,由于$N_{OG}$减小,所以塔高$Z$减小,设备费用也随之变小。