题目
有一逆流填料吸收塔,塔径为0.5m,用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔气-|||-体量为 100kmol/h ,溶质浓度为0.01(摩尔分率),回收率要求达到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=0.10kmol/((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：计算液体出塔浓度
根据题意，入塔气体量为100 kmol/h，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90%，液气比为1.5，平衡关系为 y=x。首先，计算回收的溶质量。
步骤 2：计算回收的溶质量
回收的溶质量为入塔气体量乘以溶质浓度再乘以回收率，即：
\[ \text{回收的溶质量} = 100 \times 0.01 \times 0.9 = 0.9 \text{ kmol/h} \]
步骤 3：计算液体出塔浓度
由于液气比为1.5，即每1 kmol的气体需要1.5 kmol的溶剂，因此，液体出塔浓度为回收的溶质量除以液气比，即：
\[ {x}_{b} = \frac{0.9}{1.5} = 0.006 \text{ kmol/kmol} \]
步骤 4：计算填料层高度
根据题意，气相总体积传质系数 ${K}_{y}a=0.10kmol/({m}^{3}\cdot s)$，根据传质方程，填料层高度为回收的溶质量除以气相总体积传质系数再除以塔径的平方，即：
\[ h = \frac{0.9}{0.10 \times \pi \times (0.5/2)^2} = 5.9 \text{ m} \]
根据题意，入塔气体量为100 kmol/h，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90%，液气比为1.5，平衡关系为 y=x。首先，计算回收的溶质量。
步骤 2：计算回收的溶质量
回收的溶质量为入塔气体量乘以溶质浓度再乘以回收率，即：
\[ \text{回收的溶质量} = 100 \times 0.01 \times 0.9 = 0.9 \text{ kmol/h} \]
步骤 3：计算液体出塔浓度
由于液气比为1.5，即每1 kmol的气体需要1.5 kmol的溶剂，因此，液体出塔浓度为回收的溶质量除以液气比，即：
\[ {x}_{b} = \frac{0.9}{1.5} = 0.006 \text{ kmol/kmol} \]
步骤 4：计算填料层高度
根据题意，气相总体积传质系数 ${K}_{y}a=0.10kmol/({m}^{3}\cdot s)$，根据传质方程，填料层高度为回收的溶质量除以气相总体积传质系数再除以塔径的平方，即：
\[ h = \frac{0.9}{0.10 \times \pi \times (0.5/2)^2} = 5.9 \text{ m} \]