4-5 在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中的有害气体。进塔气中含溶质4%(体积分数)，要求溶质吸收率95%。相平衡关系y=5x，操作液气比为5。试计算出塔吸收液的组成。[答案：x=0.0076]

问题解析

题目要求计算逆流吸收塔中出塔吸收液的组成。逆流吸收塔是一种常见的气体净化设备，其中气体和液体在塔内逆向流动，通过接触实现气体中溶质的吸收。题目给出了以下条件：

1. 进塔气中溶质的体积分数：4%（即0.04）。
2. 溶质的吸收率：95%。
3. 相平衡关系：$y = 5x$。
4. 操作液气比：5。

解题步骤

1. 确定进塔气中溶质的摩尔分数：

   • 体积分数为4%，即 $y_1 = 0.04$。

2. 计算出塔气中溶质的摩尔分数：

   • 吸收率为95%，即 $y_2 = y_1 \times (1 - 0.95) = 0.04 \times 0.05 = 0.002$。

3. 使用操作液气比：

   • 操作液气比 $L/G = 5$，其中 $L$ 是液相流量，$G$ 是气相流量。

4. 应用物料平衡：

   • 对于逆流吸收塔，可以使用物料平衡方程：
     $L(x_1 - x_2) = G(y_1 - y_2)$
     其中，$x_1$ 和 $x_2$ 分别是进塔和出塔液相中溶质的摩尔分数，$y_1$ 和 $y_2$ 分别是进塔和出塔气相中溶质的摩尔分数。

5. 假设进塔液相中溶质的摩尔分数：

   • 由于使用的是清水，假设进塔液相中溶质的摩尔分数 $x_1 = 0$。

6. 代入已知条件：

   • 代入 $L/G = 5$，$y_1 = 0.04$，$y_2 = 0.002$，$x_1 = 0$：
     $5(x_2 - 0) = 1(0.04 - 0.002)$
     $5x_2 = 0.038$
     $x_2 = \frac{0.038}{5} = 0.0076$

结论

出塔吸收液的组成 $x_2$ 为 0.0076。

答案

$\boxed{0.0076}$