题目
在逆流吸收的填料吸收塔中,用清水吸收空气~氨混合气中的氨,气相流率为0.65kg/(m2·S)。操作液气比为最小液气比的1.6倍,平衡关系为'=0.92x,气相总传质系数'=0.92x为0.043kmol/(m3·S)。试求:(1)吸收率由95%提高到99%,填料层高度的变化。(2)吸收率由95%提高到99%,吸收剂用量之比为多少?
在逆流吸收的填料吸收塔中,用清水吸收空气~氨混合气中的氨,气相流率为0.65kg/(m2·S)。操作液气比为最小液气比的1.6倍,平衡关系为
,气相总传质系数
为0.043kmol/(m3·S)。试求:
(1)吸收率由95%提高到99%,填料层高度的变化。
(2)吸收率由95%提高到99%,吸收剂用量之比为多少?
题目解答
答案
解:(1)吸收率为95%时:
V=0.65/29=0.0224 kmol/(m2·S)
L=0.0224×1.398=0.0313 kmol/(m2·S)
吸收率为99%时:
L‘=0.0224×1.457=0.0326 kmol/(m2·S)
(2) L=0.0224×1.398=0.0313 kmol/(m2·S)
L‘=0.0224×1.457=0.0326 kmol/(m2·S)
解析
步骤 1：计算气相流率
气相流率为0.65kg/(m2·S)，需要将其转换为kmol/(m2·S)。假设空气的摩尔质量为29kg/kmol，因此气相流率为0.65/29=0.0224 kmol/(m2·S)。
步骤 2：计算最小液气比
平衡关系为$y=0.92x$，因此最小液气比为$(\dfrac {l}{v})=\dfrac {{v}_{1}-{v}_{2}}{{{x}_{1}}^{1}-{x}_{2}}=\dfrac {{y}_{1}-{y}_{2}}{{x}_{2}im}=mn=0.92\times 0.95=0.874$。
步骤 3：计算操作液气比
操作液气比为最小液气比的1.6倍，因此$(\dfrac {L}{V})=1.6{(\dfrac {L}{V})}_{min}=1.6\times 0.874=1.398$。
步骤 4：计算吸收剂用量
吸收剂用量为L=0.0224×1.398=0.0313 kmol/(m2·S)。
步骤 5：计算吸收率95%时的填料层高度
$S=\dfrac {mv}{L}=\dfrac {0.92}{1.398}=0.658$，${N}_{O{C}_{2}}=\dfrac {1}{1-s}\ln [ (1-s)\dfrac {{Y}_{1}-m{X}_{2}}{{Y}_{2}-m{X}_{2}}+S] $，${N}_{{a}_{3}}=\dfrac {1}{1-0.658}\ln [ (1-0.658)\dfrac {1}{1-0.95}+0.658] =5.89$，$Z=NOG\cdot {H}_{OG}=5.89\times 0.521=3.1m$。
步骤 6：计算吸收率99%时的填料层高度
${H}_{00}={H}_{0.6}=\dfrac {V}{{K}_{s}a}=\dfrac {0.0224}{0.043}=0.521m$，$(\dfrac {1}{v})m=\dfrac {{v}_{1}-{Y}_{2}}{{X}_{1}'-{X}_{2}}=\dfrac {{Y}_{1}-{Y}_{2}}{{Y}_{2}im}=mn'=0.92\times 0.99=0.911$，$(\dfrac {L}{V})=1.6{(\dfrac {L}{V})}_{min}=1.6\times 0.911=1.457$，L‘=0.0224×1.457=0.0326 kmol/(m2·S)，$S'=\dfrac {mV}{L}=\dfrac {0.92}{1.457}=0.631$，$Na=\dfrac {1}{1-S}\ln [ (1-S)\dfrac {{Y}_{1}-m{X}_{2}}{{X}_{2}-m{X}_{2}}+S'$，${N}_{{N}_{3}}=\dfrac {1}{1-0.631}\ln [ (1-0.631)\dfrac {1}{1-0.99}+0.631] =9.82$，$Z=Ni\cdot {H}_{OG}=9.82\times 0.521=5.1m$。
步骤 7：计算填料层高度的变化
$\dfrac {Z}{Z}=\dfrac {5.11}{3.1}=1.65$。
步骤 8：计算吸收剂用量之比
L=0.0224×1.398=0.0313 kmol/(m2·S)，L‘=0.0224×1.457=0.0326 kmol/(m2·S)，$\dfrac {L}{L}=\dfrac {0.0326}{0.0313}=1.04$。
气相流率为0.65kg/(m2·S)，需要将其转换为kmol/(m2·S)。假设空气的摩尔质量为29kg/kmol，因此气相流率为0.65/29=0.0224 kmol/(m2·S)。
步骤 2：计算最小液气比
平衡关系为$y=0.92x$，因此最小液气比为$(\dfrac {l}{v})=\dfrac {{v}_{1}-{v}_{2}}{{{x}_{1}}^{1}-{x}_{2}}=\dfrac {{y}_{1}-{y}_{2}}{{x}_{2}im}=mn=0.92\times 0.95=0.874$。
步骤 3：计算操作液气比
操作液气比为最小液气比的1.6倍，因此$(\dfrac {L}{V})=1.6{(\dfrac {L}{V})}_{min}=1.6\times 0.874=1.398$。
步骤 4：计算吸收剂用量
吸收剂用量为L=0.0224×1.398=0.0313 kmol/(m2·S)。
步骤 5：计算吸收率95%时的填料层高度
$S=\dfrac {mv}{L}=\dfrac {0.92}{1.398}=0.658$，${N}_{O{C}_{2}}=\dfrac {1}{1-s}\ln [ (1-s)\dfrac {{Y}_{1}-m{X}_{2}}{{Y}_{2}-m{X}_{2}}+S] $，${N}_{{a}_{3}}=\dfrac {1}{1-0.658}\ln [ (1-0.658)\dfrac {1}{1-0.95}+0.658] =5.89$，$Z=NOG\cdot {H}_{OG}=5.89\times 0.521=3.1m$。
步骤 6：计算吸收率99%时的填料层高度
${H}_{00}={H}_{0.6}=\dfrac {V}{{K}_{s}a}=\dfrac {0.0224}{0.043}=0.521m$，$(\dfrac {1}{v})m=\dfrac {{v}_{1}-{Y}_{2}}{{X}_{1}'-{X}_{2}}=\dfrac {{Y}_{1}-{Y}_{2}}{{Y}_{2}im}=mn'=0.92\times 0.99=0.911$，$(\dfrac {L}{V})=1.6{(\dfrac {L}{V})}_{min}=1.6\times 0.911=1.457$，L‘=0.0224×1.457=0.0326 kmol/(m2·S)，$S'=\dfrac {mV}{L}=\dfrac {0.92}{1.457}=0.631$，$Na=\dfrac {1}{1-S}\ln [ (1-S)\dfrac {{Y}_{1}-m{X}_{2}}{{X}_{2}-m{X}_{2}}+S'$，${N}_{{N}_{3}}=\dfrac {1}{1-0.631}\ln [ (1-0.631)\dfrac {1}{1-0.99}+0.631] =9.82$，$Z=Ni\cdot {H}_{OG}=9.82\times 0.521=5.1m$。
步骤 7：计算填料层高度的变化
$\dfrac {Z}{Z}=\dfrac {5.11}{3.1}=1.65$。
步骤 8：计算吸收剂用量之比
L=0.0224×1.398=0.0313 kmol/(m2·S)，L‘=0.0224×1.457=0.0326 kmol/(m2·S)，$\dfrac {L}{L}=\dfrac {0.0326}{0.0313}=1.04$。