题目
某填料吸收塔，用清水逆流吸收混合气中的可溶组分A。入塔气体中A组分浓度y1=0.05（摩尔分数，下同），相平衡y=0.4x，回收率要求95%，操作液气比为最小液气比的1.4倍。填料的传质单元高度为0.2m。所需的填料层高度为多少？
某填料吸收塔，用清水逆流吸收混合气中的可溶组分A。入塔气体中A组分浓度y1=0.05（摩尔分数，下同），相平衡y=0.4x，回收率要求95%，操作液气比为最小液气比的1.4倍。填料的传质单元高度为0.2m。所需的填料层高度为多少？
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算出塔气体中A组分的浓度
根据题意，回收率要求95%，即出塔气体中A组分的浓度为入塔气体中A组分浓度的5%。因此，${y}_{2}=(1-0.95)\times 0.05=0.0025$。
步骤 2：计算最小液气比
根据相平衡关系y=0.4x，可以得到最小液气比${(\dfrac {L}{G})}_{min}=\dfrac {{y}_{1}-{y}_{2}}{{y}_{1}/m-0}=mn=0.4\times 0.95=0.38$。
步骤 3：计算操作液气比
操作液气比为最小液气比的1.4倍，即$\dfrac {L}{G}=1.4{(\dfrac {L}{G})}_{min}=1.4\times 0.38=0.532$。
步骤 4：计算传质单元数
根据操作液气比和相平衡关系，可以得到$\dfrac {mG}{L}=\dfrac {0.4}{0.532}=0.752$。然后，根据传质单元数的计算公式${N}_{OG}=\dfrac {1}{1-\dfrac {mG}{L}}\ln [ (1-\dfrac {mG}{L})\dfrac {1}{1-n}+\dfrac {mG}{L}] $，可以得到${N}_{OG}=\dfrac {1}{1-0.752}\ln [ (1-0.752)\dfrac {1}{1-0.95}+0.752] =7.02$。
步骤 5：计算填料层高度
根据传质单元高度和传质单元数，可以得到填料层高度$H={H}_{000}Na=0.2\times 7.02=1.40m$。
根据题意，回收率要求95%，即出塔气体中A组分的浓度为入塔气体中A组分浓度的5%。因此，${y}_{2}=(1-0.95)\times 0.05=0.0025$。
步骤 2：计算最小液气比
根据相平衡关系y=0.4x，可以得到最小液气比${(\dfrac {L}{G})}_{min}=\dfrac {{y}_{1}-{y}_{2}}{{y}_{1}/m-0}=mn=0.4\times 0.95=0.38$。
步骤 3：计算操作液气比
操作液气比为最小液气比的1.4倍，即$\dfrac {L}{G}=1.4{(\dfrac {L}{G})}_{min}=1.4\times 0.38=0.532$。
步骤 4：计算传质单元数
根据操作液气比和相平衡关系，可以得到$\dfrac {mG}{L}=\dfrac {0.4}{0.532}=0.752$。然后，根据传质单元数的计算公式${N}_{OG}=\dfrac {1}{1-\dfrac {mG}{L}}\ln [ (1-\dfrac {mG}{L})\dfrac {1}{1-n}+\dfrac {mG}{L}] $，可以得到${N}_{OG}=\dfrac {1}{1-0.752}\ln [ (1-0.752)\dfrac {1}{1-0.95}+0.752] =7.02$。
步骤 5：计算填料层高度
根据传质单元高度和传质单元数，可以得到填料层高度$H={H}_{000}Na=0.2\times 7.02=1.40m$。