题目
12用填料塔从一混合气体中吸收所含苯。进塔混合气体含苯5%(体积百分数),其余为惰性气体。回收率为95%。吸收塔操作压强为780mmHg,温度为25℃C,进入填料塔的混合气体为1000m3/h。吸收剂为不含苯的煤油。液气比为最小液气比的1.5倍。气液逆流流动。已知该系统的平衡关系为y=0.14X。已知气相体积总传质系数Ka=125knol ms h煤油的平均分子量为170kg/kmol。塔径为0.6m,试求(1)煤油的耗用量为多少kg/h?(2)煤油出塔浓度x为多少?(3)填料层高度为多少m?
12用填料塔从一混合气体中吸收所含苯。进塔混合气体含苯5%(体积百分数),其余为惰
性气体。回收率为95%。吸收塔操作压强为780mmHg,温度为25℃C,进入填料塔的混
合气体为1000m3/h。吸收剂为不含苯的煤油。液气比为最小液气比的1.5倍。气液逆流流
动。已知该系统的平衡关系为y=0.14X。已知气相体积总传质系数Ka=
125knol ms h
煤油的平均分子量为170kg/kmol。塔径为0.6m,试求
(1)煤油的耗用量为多少kg/h?
(2)煤油出塔浓度x为多少?
(3)填料层高度为多少m?
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算进塔混合气体中苯的摩尔流量
- 进塔混合气体的体积流量为1000m³/h，含苯5%（体积百分数），即含苯的体积流量为50m³/h。
- 根据理想气体状态方程PV=nRT，计算苯的摩尔流量。
- 压强P=780mmHg=1.026atm，温度T=25℃=298.15K，气体常数R=0.0821atm·L/mol·K。
- 计算得到苯的摩尔流量为：n=PV/RT=50000L/h×1.026atm/(0.0821atm·L/mol·K×298.15K)=211.2kmol/h。
步骤 2：计算回收率和出塔气体中苯的摩尔流量
- 回收率为95%，即出塔气体中苯的摩尔流量为5%×211.2kmol/h=10.56kmol/h。
步骤 3：计算吸收剂的耗用量
- 液气比为最小液气比的1.5倍，最小液气比为y1/(x1-y1)=0.05/(0.05-0.14×0.05)=1.11，因此液气比为1.5×1.11=1.67。
- 吸收剂的耗用量为1.67×10.56kmol/h=17.6kmol/h，煤油的平均分子量为170kg/kmol，因此煤油的耗用量为17.6kmol/h×170kg/kmol=2992kg/h。
步骤 4：计算煤油出塔浓度
- 煤油出塔浓度为x1=0.14×0.05/(1-0.14×0.05)=0.0074。
步骤 5：计算填料层高度
- 根据传质速率方程，Ka=125kmol/m³·s，填料层高度为H=1/(Ka×(1-0.14×0.05))=7.53m。
- 进塔混合气体的体积流量为1000m³/h，含苯5%（体积百分数），即含苯的体积流量为50m³/h。
- 根据理想气体状态方程PV=nRT，计算苯的摩尔流量。
- 压强P=780mmHg=1.026atm，温度T=25℃=298.15K，气体常数R=0.0821atm·L/mol·K。
- 计算得到苯的摩尔流量为：n=PV/RT=50000L/h×1.026atm/(0.0821atm·L/mol·K×298.15K)=211.2kmol/h。
步骤 2：计算回收率和出塔气体中苯的摩尔流量
- 回收率为95%，即出塔气体中苯的摩尔流量为5%×211.2kmol/h=10.56kmol/h。
步骤 3：计算吸收剂的耗用量
- 液气比为最小液气比的1.5倍，最小液气比为y1/(x1-y1)=0.05/(0.05-0.14×0.05)=1.11，因此液气比为1.5×1.11=1.67。
- 吸收剂的耗用量为1.67×10.56kmol/h=17.6kmol/h，煤油的平均分子量为170kg/kmol，因此煤油的耗用量为17.6kmol/h×170kg/kmol=2992kg/h。
步骤 4：计算煤油出塔浓度
- 煤油出塔浓度为x1=0.14×0.05/(1-0.14×0.05)=0.0074。
步骤 5：计算填料层高度
- 根据传质速率方程，Ka=125kmol/m³·s，填料层高度为H=1/(Ka×(1-0.14×0.05))=7.53m。