题目
(15分) 在常压填料逆流吸收塔中,用清水吸收混合气体中的氨,混合气量为2000m3/h,其中氨的流量为160m3/h,出口气体中的氨流量为4m3/h(均系操作温度20℃下的体积),平衡关系为Y=1.5X,传质系数Ky=0.45kmol/(m2.h.Δy),(均按摩尔比表示),试求:(1)吸收率η为多少? 若吸收剂用量为最小用量的1.2倍时,求溶液的出口浓度。(2)已知塔径为1.2m, 内充25×25×3的乱堆填料拉西环,填料有效比表面积约200m2/m3,求填料层高度。(3)若使V、 Y、η、X 不变,而使吸收剂改为含氨0.1%(mol%)的水溶液时,填料层 高度有何变化(K可视为不变)。
(15分) 在常压填料逆流吸收塔中,用清水吸收混合气体中的氨,混合气量为2000m3/h,其中氨的流量为160m3/h,出口气体中的氨流量为4m3/h(均系操作温度20℃下的体积),平衡关系为Y=1.5X,传质系数Ky=0.45kmol/(m2.h.Δy),(均按摩尔比表示),试求:(1)吸收率η为多少? 若吸收剂用量为最小用量的1.2倍时,求溶液的出口浓度。(2)已知塔径为1.2m, 内充25×25×3的乱堆填料拉西环,填料有效比表面积约200m2/m3,求填料层高度。(3)若使V、 Y、η、X 不变,而使吸收剂改为含氨0.1%(mol%)的水溶液时,填料层 高度有何变化(K可视为不变)。
题目解答
答案
答案 ①Y1=160/(2000-160)=0.08696; Y2=4/(2000-160)=0.00217η=(Y1-Y2)/Y1=(0.08696-0.00217)/0.08696=0.975=97.5%(LS/GB)min=(Y1-Y2)/X1=(Y1-Y2)/(Y1/m) =1.5×0.975=1.4625LS/GB =1.2(LS/GB)min=(Y1-Y2)/X1X1=X1*/1.2=Y1/m/1.2=0.08696/1.5/1.2=0.0483②S=m/(L/G)=1.5/(1.2×1.4625)=0.8547NOG=1/(1-S)ln[(1-S)Y1/Y2+S]=13.07GB=(1840×273/293)/(22.4×0.785×1.22)=67.7kmol/(m2h)HOG=GB/Kya=67.7/(0.45×200)=0.752 mh=NOG×HOG=13.07×0.752=9.83 m③x2=0.001, X2≈0.001NOG’=1/(1-S’) ln[(1-S’)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+S’] =18.84∵S=1.5/(L/G),(L/G)’ =(Y1-Y2)/(X1-X2’)=1.793S’=1.5/1.793=0.8368HOG不变; ∴h’=NOG’×HOG=18.84×0.752=14.17 mΔh=h’-h=14.17-9.83=4.34 m。
解析
步骤 1：计算吸收率η
根据题意，混合气量为2000m³/h，其中氨的流量为160m³/h，出口气体中的氨流量为4m³/h。吸收率η定义为被吸收的氨的流量与进入塔内的氨的流量之比。
步骤 2：计算最小吸收剂用量
根据平衡关系Y=1.5X，可以计算出最小吸收剂用量(LS/GB)min。其中LS为吸收剂流量，GB为气体流量。
步骤 3：计算吸收剂用量为最小用量的1.2倍时的溶液出口浓度
根据吸收剂用量为最小用量的1.2倍，可以计算出溶液的出口浓度X1。
步骤 4：计算填料层高度
根据塔径、填料有效比表面积、传质系数等参数，可以计算出填料层高度。
步骤 5：计算吸收剂改为含氨0.1%的水溶液时的填料层高度变化
根据吸收剂改为含氨0.1%的水溶液时，可以计算出填料层高度的变化。
根据题意，混合气量为2000m³/h，其中氨的流量为160m³/h，出口气体中的氨流量为4m³/h。吸收率η定义为被吸收的氨的流量与进入塔内的氨的流量之比。
步骤 2：计算最小吸收剂用量
根据平衡关系Y=1.5X，可以计算出最小吸收剂用量(LS/GB)min。其中LS为吸收剂流量，GB为气体流量。
步骤 3：计算吸收剂用量为最小用量的1.2倍时的溶液出口浓度
根据吸收剂用量为最小用量的1.2倍，可以计算出溶液的出口浓度X1。
步骤 4：计算填料层高度
根据塔径、填料有效比表面积、传质系数等参数，可以计算出填料层高度。
步骤 5：计算吸收剂改为含氨0.1%的水溶液时的填料层高度变化
根据吸收剂改为含氨0.1%的水溶液时，可以计算出填料层高度的变化。