空气和氨的混合气体,在直径为0.8m 的填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。已知送入的空气量为1390kg/h ,混合气体中氨的分压为1.33kPa ,经过吸收后混合气中有99.5%的氨被吸收下来。操作温度为20℃,压力为101.325kPa 。在操作条件下,平衡关系为Y*=0.75X 。若吸收剂(水)用量为52kmol/h 。已知氨的气相体积吸收总系数KYa =314kmol/(m3.h )。试求(1) 吸收液的出塔组成;(2)操作液气比为最小液气比的多少倍?(3)所需填料层高度。

步骤 1：计算混合气体中氨的摩尔分数
混合气体中氨的分压为1.33kPa，总压为101.325kPa，因此氨的摩尔分数为：
${y}_{1}=\dfrac {1.33}{101.325}=0.0132$
步骤 2：计算混合气体中氨的摩尔比
${Y}_{1}=\dfrac {{y}_{1}}{1-{y}_{1}}=\dfrac {0.0132}{1-0.0132}=0.0134$
步骤 3：计算吸收后混合气体中氨的摩尔比
${Y}_{2}=0.0134(1-0.995)=6.7\times {10}^{-5}$
步骤 4：计算空气的摩尔流量
$V=\dfrac {1390}{29}=47.93kmol/h$
步骤 5：计算吸收液的出塔组成
${x}_{1}=\dfrac {V({Y}_{1}-{Y}_{2})}{L}=\dfrac {47.93(0.0134-6.7\times {10}^{-5})}{52}=0.0123$
步骤 6：计算操作液气比为最小液气比的多少倍
$\dfrac {L}{V}=\dfrac {52}{47.93}=1.08$ $(\dfrac {L}{V})=\dfrac {{V}_{1}-{V}_{2}}{{V}_{1}/m}=mn=0.75\times 0.995=0.746$.
β=1.08/0.746=1.42
步骤 7：计算所需填料层高度
$S=\dfrac {mv}{L=}=\dfrac {0.75\times 47.93}{52}=0.6913$ $\dfrac {{Y}_{1}-m{X}_{2}}{{Y}_{2}-m{X}_{2}}=\dfrac {0.0134-0}{6.7\times {10}^{-5}-0}=200$
${N}_{OG}=\dfrac {1}{1-s}\ln [ (1-s)(\dfrac {{Y}_{1}-m{X}_{2}}{{Y}_{2}-m{X}_{2}})+S] $ $=\dfrac {1}{1-0.6913}\ln [ (1-0.6913)\times 200+0.6913] =13.4$${H}_{OC}=\dfrac {V}{{R}_{ra\Omega }}=\dfrac {47.93}{314\times 0.785\times {(0.8)}^{2}}=0.304$m
$Z={H}_{OG}\times {N}_{OG}=0.304\times 13.4=4.07m$