题目
用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。 混合气体中含苯 5%(体积%),其余为空气, 要求苯的回收率为90%(以摩尔比表示),吸收塔为常压操作,温度为25℃,入塔混合气体为每小时940[标准m],入塔吸收剂为纯煤油,煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍,已知该系统的平衡关系=0.14X(其中Y、X为摩尔比),已知气相体积传 质系数Kya=0.035[kmol/(m3.s)],纯煤油的平均分子量Ms =170,塔径D=0.6[m]。试求:(1)吸收剂的耗用量为多少[kg/h]?(2)溶液出塔浓度X1 为多少?(3)填料层高度Z为多少[m]?
用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。 混合气体中含苯 5%(体积%),其余为空气, 要求苯的回收率为90%(以摩尔比表示),吸收塔为常压操作,温度为25℃,入塔混合气体为每小时940[标准m],入塔吸收剂为纯煤油,煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍,已知该系统的平衡关系=0.14X(其中Y、X为摩尔比),已知气相体积传 质系数Kya=0.035[kmol/(m3.s)],纯煤油的平均分子量Ms =170,塔径D=0.6[m]。试求:(1)吸收剂的耗用量为多少[kg/h]?(2)溶液出塔浓度X1 为多少?(3)填料层高度Z为多少[m]?
题目解答
答案
解:η=90%, y1=0.05,Y1=y1/(1-y1)=0.05/(1-0.05)=0.05263; Y2=Y1(1-η)=0.005263G=940/22.4=41.96 kmol/hGB =G(1-y1)=41.96(1-0.05)=39.87 kmol/h(Ls /GB )min =(Y1-Y2)/(Y1/m) =(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14) =0.126Ls =1.5Ls min =1.5×0.126×39.87=7.536 kmol/h =7.536×170 kg/h=1281kg/hX1=(Y1-Y2)/(1.5(Ls /GB )min) =(0.05263-0.005263)/(1.5×0.126)=0.251x1=X1/(1+X1)=0.2006HOG =GB /(KyaΩ)=(39.87/3600)/(0.035×0.785×0.62) =1.12 mNOG=(Y1-Y2)/ΔYmΔY1=Y1-Y1*=0.05263-0.14×0.251=0.01749ΔY2=Y2-Y2* =0.005263ΔYm =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526) =0.01018NOG =(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65Z=HOG×NOG =1.12×4.65=5.2 m
解析
步骤 1：计算入塔混合气体的摩尔流量
混合气体中含苯 5%，其余为空气，入塔混合气体为每小时940[标准m]，即940/22.4 kmol/h。
步骤 2：计算最小吸收剂耗用量
根据题意，要求苯的回收率为90%，即Y2=Y1(1-η)=0.05/(1-0.05)×(1-0.9)=0.005263，最小吸收剂耗用量(Ls /GB )min =(Y1-Y2)/(Y1/m) =0.126。
步骤 3：计算实际吸收剂耗用量
实际吸收剂耗用量为最小耗用量的1.5倍，即Ls =1.5Ls min =1.5×0.126×39.87=7.536 kmol/h。
步骤 4：计算溶液出塔浓度X1
X1=(Y1-Y2)/(1.5(Ls /GB )min) =0.251，x1=X1/(1+X1)=0.2006。
步骤 5：计算填料层高度Z
HOG =GB /(KyaΩ)=1.12 m，NOG=(Y1-Y2)/ΔYm=4.65，Z=HOG×NOG =5.2 m。
混合气体中含苯 5%，其余为空气，入塔混合气体为每小时940[标准m]，即940/22.4 kmol/h。
步骤 2：计算最小吸收剂耗用量
根据题意，要求苯的回收率为90%，即Y2=Y1(1-η)=0.05/(1-0.05)×(1-0.9)=0.005263，最小吸收剂耗用量(Ls /GB )min =(Y1-Y2)/(Y1/m) =0.126。
步骤 3：计算实际吸收剂耗用量
实际吸收剂耗用量为最小耗用量的1.5倍，即Ls =1.5Ls min =1.5×0.126×39.87=7.536 kmol/h。
步骤 4：计算溶液出塔浓度X1
X1=(Y1-Y2)/(1.5(Ls /GB )min) =0.251，x1=X1/(1+X1)=0.2006。
步骤 5：计算填料层高度Z
HOG =GB /(KyaΩ)=1.12 m，NOG=(Y1-Y2)/ΔYm=4.65，Z=HOG×NOG =5.2 m。