题目

在一填料塔中用清水逆流吸收混合于空气中的氨气。混合气体的流量为111kmol/(m2・h)，氨浓度为0.01（体积分率），要求回收率为99%，水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下的平衡关系为Y=2.02X，KYa=0.0611kmol/(m3・s)（按摩尔比计算）。试求： (1) 出塔液相的浓度； (2) 气相总传质单元高度； (3) 所需填料层高度。

在一填料塔中用清水逆流吸收混合于空气中的氨气。混合气体的流量为111kmol/(m2・h)，氨浓度为0.01（体积分率），要求回收率为99%，水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下的平衡关系为Y=2.02X，KYa=0.0611kmol/(m3・s)（按摩尔比计算）。试求： (1) 出塔液相的浓度； (2) 气相总传质单元高度； (3) 所需填料层高度。

题目解答

答案

解：⑴ Y1=y1/(1-y1)=0.01/(1-0.01)=0.0101 Y2 =Y1 (1-)=0.0101(1-0.99)=0.000101 （1分） 清水逆流吸收，X2=0 （1分） (LS/GB)min=(Y1-Y2)/(Y1/m)= m2.020.99=2.00 （3分） LS/GB=1.5(LS/GB)min=1.52.00=3.0 （2分） X1=( Y1-Y2)/(LS/GB)=(0.0101-0.000101)/3=0.00333 （2分） ⑵HOG=GB/Kya =[111(1-0.01)/3600]/0.0611=0.50m （3分） ⑶ S=m/( LS/GB)=2.02/3.0=0.673 NOG=1/(1-S)ln[(1-S)Yb/Ya+S]=10.73 （或用平均推动力法求） （3分） h= NOGHOG =10.730.5=5.37m

解析

步骤 1：计算出塔气相的浓度
根据题意，混合气体的流量为111kmol/(m2・h)，氨浓度为0.01（体积分率），要求回收率为99%。首先计算出塔气相的浓度。
步骤 2：计算最小液气比
根据题意，操作条件下的平衡关系为Y=2.02X，计算最小液气比。
步骤 3：计算实际液气比
根据题意，水的用量为最小用量的1.5倍，计算实际液气比。
步骤 4：计算出塔液相的浓度
根据实际液气比和最小液气比，计算出塔液相的浓度。
步骤 5：计算气相总传质单元高度
根据题意，KYa=0.0611kmol/(m3・s)，计算气相总传质单元高度。
步骤 6：计算所需填料层高度
根据气相总传质单元高度和气相总传质单元数，计算所需填料层高度。