题目
例 5-6 常温下在一逆流操作的吸收塔中,用清水吸收混合气体中的SO2。气体-|||-处理量为 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_f3aa9f4f0bd75aa5742005bd6d8d399e.jpg.20(m)^3cdot (s)^-1 (标准状态下),进塔气体中含SO28 %(体积分数),要求SO2吸-|||-收率为85%,在操作条件下的相平衡关系为 _(A)=26.7(X)_(A), 用水量为最小用量的1.5-|||-倍。试求:-|||-t-|||-(1)用水量为多少 ^3cdot (s)^-1q?-|||-(2)若吸收率提高到90%,用水量又为多少 ^3cdot (s)^-1q?
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算惰性气体流量
根据题目，气体处理量为 $1.20{m}^{3}\cdot {s}^{-1}$，进塔气体中含SO28%（体积分数），则惰性气体流量为：
${Y}_{A.1}=\dfrac {{y}_{A.1}}{1-{y}_{A.1}}=\dfrac {0.08}{1-0.08}=0.087$
步骤 2：计算吸收率为85%时的出塔气体浓度
吸收率为85%，则出塔气体浓度为：
${Y}_{A.2}={Y}_{A.1}(1-\eta )$ $=0.087\times (1-0.85)=0.0131$
步骤 3：计算最小液气比
根据相平衡关系 ${Y}_{\lambda }=26.7{X}_{A}$，最小液气比为：
${X}_{i}=\dfrac {{Y}_{A}\cdot 1}{m}=\dfrac {0.087}{26.7}=3.258\times {10}^{-3}$
${x}_{A}={x}_{2}=0$
最小液气比 $(\dfrac {{q}_{n-1}}{{q}_{n-1}})=\dfrac {{X}_{A}-{X}_{A}X}{X{X}_{1}-{X}_{A}}=\dfrac {0.087-0.0131}{3.258\times {10}^{-3}}=22.$
步骤 4：计算实际液气比
实际液气比为最小液气比的1.5倍，即：
$\dfrac {{q}_{m+t}}{{q}_{m}B}=1.5{(\dfrac {{q}_{n-1}}{{q}_{n+1}})}^{n-1}=1.5\times 22.68=34.02$
步骤 5：计算实际用水量
实际用水量为：
$qmc=34.02mol=34.02\times 49.29mol\cdot {L}^{-1}=1677mol\cdot {s}^{-1}$
$=\dfrac {1677mol\cdot {s}^{-1}\times 18g\cdot {mol}^{-1}}{1000g\cdot k{g}^{-1}\times 1000kg\cdot {m}^{-3}}=0.03{m}^{3}\cdot {s}^{-1}$
步骤 6：计算吸收率为90%时的出塔气体浓度
吸收率为90%，则出塔气体浓度为：
$=n'm=0.9\times 26.7=24.03$
步骤 7：计算实际液气比
实际液气比为最小液气比的1.5倍，即：
$(\dfrac {{q}_{n-c}}{{q}_{n}B})'=1.5{(\dfrac {{q}_{n-c}}{q})}_{min}$ $=1.5\times 24.03=36.05$
步骤 8：计算实际用水量
实际用水量为：
${q}_{n}c=36.05q$ $B=36.05\times 49.29mol\cdot {s}^{-1}=1777mol\cdot {s}^{-1}$
$=\dfrac {1777mol\cdot {8}^{-1}\times 18g\cdot {mol}^{-1}}{1000g\cdot kg{kg}^{-1}\times 1000kg\cdot {m}^{-3}}=0.032{m}^{3}\cdot {s}^{-1}$
根据题目，气体处理量为 $1.20{m}^{3}\cdot {s}^{-1}$，进塔气体中含SO28%（体积分数），则惰性气体流量为：
${Y}_{A.1}=\dfrac {{y}_{A.1}}{1-{y}_{A.1}}=\dfrac {0.08}{1-0.08}=0.087$
步骤 2：计算吸收率为85%时的出塔气体浓度
吸收率为85%，则出塔气体浓度为：
${Y}_{A.2}={Y}_{A.1}(1-\eta )$ $=0.087\times (1-0.85)=0.0131$
步骤 3：计算最小液气比
根据相平衡关系 ${Y}_{\lambda }=26.7{X}_{A}$，最小液气比为：
${X}_{i}=\dfrac {{Y}_{A}\cdot 1}{m}=\dfrac {0.087}{26.7}=3.258\times {10}^{-3}$
${x}_{A}={x}_{2}=0$
最小液气比 $(\dfrac {{q}_{n-1}}{{q}_{n-1}})=\dfrac {{X}_{A}-{X}_{A}X}{X{X}_{1}-{X}_{A}}=\dfrac {0.087-0.0131}{3.258\times {10}^{-3}}=22.$
步骤 4：计算实际液气比
实际液气比为最小液气比的1.5倍，即：
$\dfrac {{q}_{m+t}}{{q}_{m}B}=1.5{(\dfrac {{q}_{n-1}}{{q}_{n+1}})}^{n-1}=1.5\times 22.68=34.02$
步骤 5：计算实际用水量
实际用水量为：
$qmc=34.02mol=34.02\times 49.29mol\cdot {L}^{-1}=1677mol\cdot {s}^{-1}$
$=\dfrac {1677mol\cdot {s}^{-1}\times 18g\cdot {mol}^{-1}}{1000g\cdot k{g}^{-1}\times 1000kg\cdot {m}^{-3}}=0.03{m}^{3}\cdot {s}^{-1}$
步骤 6：计算吸收率为90%时的出塔气体浓度
吸收率为90%，则出塔气体浓度为：
$=n'm=0.9\times 26.7=24.03$
步骤 7：计算实际液气比
实际液气比为最小液气比的1.5倍，即：
$(\dfrac {{q}_{n-c}}{{q}_{n}B})'=1.5{(\dfrac {{q}_{n-c}}{q})}_{min}$ $=1.5\times 24.03=36.05$
步骤 8：计算实际用水量
实际用水量为：
${q}_{n}c=36.05q$ $B=36.05\times 49.29mol\cdot {s}^{-1}=1777mol\cdot {s}^{-1}$
$=\dfrac {1777mol\cdot {8}^{-1}\times 18g\cdot {mol}^{-1}}{1000g\cdot kg{kg}^{-1}\times 1000kg\cdot {m}^{-3}}=0.032{m}^{3}\cdot {s}^{-1}$