8-17 含 _(2)S2.5times (10)^-5 (摩尔分数,下同)的水与空气逆流接触以使水中的H2 S脱除,操作在-|||-101.3kPa、25℃下进行,物系的平衡关系为 =545x, 水的流率为 /((m)^2cdot h) 试求:(1)为-|||-使水中的H2S降至 =0.1times (10)^-5 所需的最少空气用量;(2)当空气用量为 =0.40kmol/(hcdot (m)^2),-|||-设计时塔高不受限制,可以规定离开解吸塔的水中含H2 S最低浓度是多少?示意画出该种情况下的-|||-解吸操作线。

步骤 1：确定最少空气用量
根据题意，水的流率为 $5000kg/({m}^{2}\cdot h)$，含 ${H}_{2}S\quad 2.5\times {10}^{-5}$ (摩尔分数)。物系的平衡关系为 y=545x，其中 y 是气相中 H2S 的摩尔分数，x 是液相中 H2S 的摩尔分数。为了使水中的H2S降至 $x=0.1\times {10}^{-5}$，我们需要计算最少空气用量。
步骤 2：计算最少空气用量
根据传质理论，最少空气用量可以通过计算最小液气比（L/G）min来确定。最小液气比（L/G）min可以通过下式计算：
$$
\frac{L}{G} = \frac{y_1 - y_2}{x_1 - x_2}
$$
其中，y1 和 y2 分别是气相中 H2S 的摩尔分数，x1 和 x2 分别是液相中 H2S 的摩尔分数。根据题意，y1 = 545x1，y2 = 545x2。将这些值代入上式，可以得到：
$$
\frac{L}{G} = \frac{545x_1 - 545x_2}{x_1 - x_2} = 545
$$
因此，最少空气用量为：
$$
G_{min} = \frac{L}{545} = \frac{5000}{545} = 9.17kmol/({m}^{2}\cdot h)
$$
步骤 3：计算离开解吸塔的水中含H2S最低浓度
当空气用量为 $G=0.40kmol/(h\cdot {m}^{2})$ 时，设计时塔高不受限制，可以规定离开解吸塔的水中含H2S最低浓度。根据传质理论，离开解吸塔的水中含H2S最低浓度可以通过计算最小液气比（L/G）min来确定。最小液气比（L/G）min可以通过下式计算：
$$
\frac{L}{G} = \frac{y_1 - y_2}{x_1 - x_2}
$$
其中，y1 和 y2 分别是气相中 H2S 的摩尔分数，x1 和 x2 分别是液相中 H2S 的摩尔分数。根据题意，y1 = 545x1，y2 = 545x2。将这些值代入上式，可以得到：
$$
\frac{L}{G} = \frac{545x_1 - 545x_2}{x_1 - x_2} = 545
$$
因此，离开解吸塔的水中含H2S最低浓度为：
$$
x_2 = \frac{y_2}{545} = \frac{545x_1 - 545x_2}{545} = x_1 - \frac{L}{G} = 2.5\times {10}^{-5} - \frac{5000}{0.40} = 5.43\times {10}^{-6}
$$
步骤 4：画出解吸操作线
解吸操作线可以通过下式计算：
$$
y = \frac{L}{G}x + \frac{L}{G}x_2 - x_1
$$
其中，y 是气相中 H2S 的摩尔分数，x 是液相中 H2S 的摩尔分数，x1 和 x2 分别是液相中 H2S 的摩尔分数。根据题意，y1 = 545x1，y2 = 545x2。将这些值代入上式，可以得到：
$$
y = 545x + 545x_2 - x_1
$$