题目
+-6 拟用一塔径为0.5 m的填料吸收塔,逆流操作,用纯溶剂吸收混合气中的溶质。-|||-入塔气体量为 /h, 溶质浓度为0.01(摩尔分数),要求回收率达到90%,液气比为-|||-1.5.平衡关系为 y=x。 试求:(1)液体出塔浓度;(2)测得气相总体积传质系数 _(y)a=-|||-.10kmol/((m)^3cdot s), 问该塔填料层高度为多少?
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算出塔气体的溶质浓度
根据题意，入塔气体的溶质浓度为0.01，要求回收率达到90%，即出塔气体的溶质浓度为入塔气体溶质浓度的10%。因此，出塔气体的溶质浓度为：
${y}_{2}={y}_{1}(1-n)=0.01\times (1-90\% )=0.001$
步骤 2：计算液体出塔浓度
根据题意，平衡关系为 y=x，即气相和液相的溶质浓度相等。因此，液体出塔浓度为：
${x}_{1}=\dfrac {{y}_{1}-{y}_{2}}{1.5}+{x}_{2}=\dfrac {0.01-0.001}{1.5}+0=0.006$
步骤 3：计算填料层高度
根据题意，气相总体积传质系数 ${K}_{y}a=$ $0.10kmol/({m}^{3}\cdot s)$，入塔气体量为100kmol/h，塔径为0.5m。因此，气相体积流量为：
$G=\dfrac {100/3600}{\dfrac {1}{4}\pi \times {0.5}^{2}}=0.142[ kmol/({m}^{2}\cdot s)]$
根据吸收基本方程，填料层高度为：
${H}_{{Cl}_{2}}=\dfrac {G}{{K}_{3}a}=\dfrac {0.142}{0.10}=1.42(m)$
根据相平衡方程，填料层高度为：
$\dfrac {1}{A}=\dfrac {mG}{L}=\dfrac {1}{1.5}=0.667$
${N}_{OG}=\dfrac {1}{1-\dfrac {1}{4}}\ln [ (1-\dfrac {1}{A})\dfrac {{y}_{2}-m{x}_{2}}{{y}_{2}-m{x}_{1}}+\dfrac {1}{A}] $
$=\dfrac {1}{1-0.667}\times \ln [ (1-0.667)\times \dfrac {0.01-0}{0.001-0}+0.667] =4.16$
$H={H}_{100}\cdot {N}_{OC}=1.42\times 4.16=5.9(m)$
根据题意，入塔气体的溶质浓度为0.01，要求回收率达到90%，即出塔气体的溶质浓度为入塔气体溶质浓度的10%。因此，出塔气体的溶质浓度为：
${y}_{2}={y}_{1}(1-n)=0.01\times (1-90\% )=0.001$
步骤 2：计算液体出塔浓度
根据题意，平衡关系为 y=x，即气相和液相的溶质浓度相等。因此，液体出塔浓度为：
${x}_{1}=\dfrac {{y}_{1}-{y}_{2}}{1.5}+{x}_{2}=\dfrac {0.01-0.001}{1.5}+0=0.006$
步骤 3：计算填料层高度
根据题意，气相总体积传质系数 ${K}_{y}a=$ $0.10kmol/({m}^{3}\cdot s)$，入塔气体量为100kmol/h，塔径为0.5m。因此，气相体积流量为：
$G=\dfrac {100/3600}{\dfrac {1}{4}\pi \times {0.5}^{2}}=0.142[ kmol/({m}^{2}\cdot s)]$
根据吸收基本方程，填料层高度为：
${H}_{{Cl}_{2}}=\dfrac {G}{{K}_{3}a}=\dfrac {0.142}{0.10}=1.42(m)$
根据相平衡方程，填料层高度为：
$\dfrac {1}{A}=\dfrac {mG}{L}=\dfrac {1}{1.5}=0.667$
${N}_{OG}=\dfrac {1}{1-\dfrac {1}{4}}\ln [ (1-\dfrac {1}{A})\dfrac {{y}_{2}-m{x}_{2}}{{y}_{2}-m{x}_{1}}+\dfrac {1}{A}] $
$=\dfrac {1}{1-0.667}\times \ln [ (1-0.667)\times \dfrac {0.01-0}{0.001-0}+0.667] =4.16$
$H={H}_{100}\cdot {N}_{OC}=1.42\times 4.16=5.9(m)$