某制药厂现有一直径为1.2 m,填料层高度为3 m的吸收塔,用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。入塔混合气的流量为40 kmol/h,溶质的含量为0.06(摩尔分数);要求溶质的回收率不低于95%;操作条件下气液平衡关系为Y = 2.2X ;溶剂用量为最小用量的1.5倍;气相总吸收系数为0.35 kmol/ (m2·h)。填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90%。试计算(1)出塔的液相组成;(2)所用填料的总比表面积和等板高度。

步骤 1：计算入塔混合气的溶质摩尔分数
入塔混合气的溶质摩尔分数为0.06，因此，入塔混合气的惰性气体摩尔分数为1-0.06=0.94。
步骤 2：计算出塔混合气的溶质摩尔分数
要求溶质的回收率不低于95%，因此，出塔混合气的溶质摩尔分数为0.06×(1-0.95)=0.003。
步骤 3：计算惰性气体的流量
惰性气体的流量为40×0.94=37.6 kmol/h。
步骤 4：计算最小溶剂用量
最小溶剂用量为37.6×2.2×0.95=78.58 kmol/h。
步骤 5：计算实际溶剂用量
实际溶剂用量为78.58×1.5=117.9 kmol/h。
步骤 6：计算出塔液相组成
出塔液相组成X2=0.003/2.2=0.00136。
步骤 7：计算填料的总比表面积
填料的有效比表面积为0.35×3/0.472=2.29 m²/m³，填料的总比表面积为2.29/0.9=2.54 m²/m³。
步骤 8：计算填料的等板高度
填料的等板高度为3/5.351=0.561 m。