某原料气组成如下:组分CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12 n-C6H14y(摩尔分率)0.765 0.045 0.035 0.025 0.045 0.015 0.025 0.045先拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收,平均吸收温度为38℃,压力为1.013Mpa,如果要求将i-C4H10回收90%。试求:①为完成此吸收任务所需的最小液气比。②操作液气比为组小液气比的1.1倍时,为完成此吸收任务所需理论板数。③各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。④求塔底的吸收液量
某原料气组成如下:
组分CH4 C2H6 C3H8 i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12 n-C6H14
y(摩尔分率)0.765 0.045 0.035 0.025 0.045 0.015 0.025 0.045
先拟用不挥发的烃类液体为吸收剂在板式塔吸收塔中进行吸收,平均吸收温度为38℃,压力为1.013Mpa,如果要求将i-C4H10回收90%。试求:
①为完成此吸收任务所需的最小液气比。
②操作液气比为组小液气比的1.1倍时,为完成此吸收任务所需理论板数。
③各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。
④求塔底的吸收液量
题目解答
答案
解:由题意知,i-C4H10为关键组分
由P=1.013Mpa,t平=38℃
查得K关=0.56 (P-T-K图)
①在最小液气比下 N=∞,A关=中关=0.9
=0.56 
0.9=0.504
②.
=1.10.504=0.5544
所以理论板数为
③它组分吸收率公式
,
计算结果如下:
组分 | 进料量 | 相平衡常数Ki | 被吸收量 | 塔顶尾气 | |||
数量 | 组成 | ||||||
CH4 | 76.5 | 17.4 | 0.032 | 0.032 | 2.448 | 74.05 | 0.923 |
C2H6 | 4.5 | 3.75 | 0.148 | 0.148 | 0.668 | 3.834 | 0.048 |
C3H8 | 3.5 | 1.3 | 0.426 | 0.426 | 1.491 | 2.009 | 0.025 |
i-C4H10 | 2.5 | 0.56 | 0.99 | 0.90 | 2.250 | 0.250 | 0.003 |
n-C4H10 | 4.5 | 0.4 | 1.386 | 0.99 | 4.455 | 0.045 | 0.0006 |
i-C5H12 | 1.5 | 0.18 | 3.08 | 1.00 | 1.500 | 0.0 | 0.0 |
n-C5H12 | 2.5 | 0.144 | 3.85 | 1.00 | 2.500 | 0.0 | 0.0 |
n-C6H14 | 4.5 | 0.056 | 9.9 | 1.00 | 4.500 | 0.0 | 0.0 |
合计 | 100.0 | — | — | — | 19.810 | 80.190 |
以CH4为例:
=
=
V1(CH4)=(1-)VN+1=(1-0.032)76.5=74.05
④塔内气体平均流率:
Kmol/h
塔内液体平均流率:L=
由
=0.5544;
=40.05Kmol/h
解析
根据题目，i-C4H10为关键组分，其回收率为90%。在给定的温度和压力下，查得i-C4H10的平衡常数K关=0.56。
步骤 2：计算最小液气比
最小液气比的计算公式为：${({V}_{V})}_{min}={R}_{UND}\cdot {A}_{UND}$，其中RUND为关键组分的平衡常数，AUND为关键组分的吸收率。将数值代入公式，得到${({V}_{V})}_{min}=0.56\times 0.9=0.504$。
步骤 3：计算操作液气比
操作液气比为最小液气比的1.1倍，即${U}_{V}=1.1\times 0.504=0.5544$。
步骤 4：计算理论板数
理论板数的计算公式为$N=\dfrac {{\log }_{(\dfrac {A-4}{1-4})}{\log }_{1}(-1)$，其中A为操作液气比下的吸收率。将数值代入公式，得到$N=\dfrac {{\log }_{(\dfrac {0.99-0.9}{1.9})}{{\log }_{0.9}}-1=9.48$。
步骤 5：计算各组分的吸收分率和离塔尾气的组成
根据吸收分率公式$\dfrac {{H}_{A}}{I}=V$，${p}_{i}=\dfrac {{A}_{i}^{N+1}-A}{{A}_{1}^{N+1}-1}$，计算各组分的吸收分率和离塔尾气的组成。
步骤 6：计算塔底的吸收液量
根据塔内气体平均流率和操作液气比，计算塔底的吸收液量。