题目
(15分) 在填料层高度为8m的填料塔中,用纯溶剂逆流吸收空气—H2 S 混合气中的H2 S以净化空气。已知入塔中含H2 S为2.8% (体积%),要求回收率为95%,塔在1 atm ,15°C 下操作,此时平衡关系为y=2x ,出塔溶液中含H2 S为0.0126(摩尔分率),混合气体过塔截面的摩尔流率为100kmol / (m2.h)。试求:①单位塔截面积上吸收剂用量;②气相总传质单元数;③气相体积总传质系数。
(15分) 在填料层高度为8m的填料塔中,用纯溶剂逆流吸收空气—H2 S 混合气中的H2 S以净化空气。已知入塔中含H2 S为2.8% (体积%),要求回收率为95%,塔在1 atm ,15°C 下操作,此时平衡关系为y=2x ,出塔溶液中含H2 S为0.0126(摩尔分率),混合气体过塔截面的摩尔流率为100kmol / (m2.h)。试求:
①单位塔截面积上吸收剂用量;
②气相总传质单元数;
③气相体积总传质系数。
题目解答
答案
解:①y1=0.028
y2=y1(1-η)=0.028(1-0.95)=0.0014 ------2分
L=(y1-y2)/x1×G
=(0.028-0.0014)/0.0126×100=211kmol/m2h ------3分
②△y1=y1-mx1=0.028-2×0.0126=0.0028
△y2=y2=0.0014 ------2分
△ym=(0.0028-0.0014)/(Ln0.0028/0.0014)=0.00202 ------2分
NOG=(y1-y2)/ △ym=13.2 ------2分
③H=G/Kya×NOG ------2分
Kya=G/H×NOG=100/8×13.2=165kmol/(m3h) ------3分
解析
步骤 1：计算出塔气体中H2S的摩尔分率
根据题意，入塔气体中H2S的摩尔分率为0.028，要求回收率为95%，则出塔气体中H2S的摩尔分率为：
y2 = y1(1-η) = 0.028(1-0.95) = 0.0014
步骤 2：计算单位塔截面积上吸收剂用量
根据吸收剂用量的计算公式，L=(y1-y2)/x1×G，其中x1为出塔溶液中H2S的摩尔分率，G为混合气体过塔截面的摩尔流率。代入已知数据，得：
L = (0.028-0.0014)/0.0126×100 = 211 kmol/m2h
步骤 3：计算气相总传质单元数
根据气相总传质单元数的计算公式，NOG=(y1-y2)/ △ym，其中△ym为平均推动力，计算公式为△ym=(△y1-△y2)/(Ln(△y1/△y2))，其中△y1=y1-mx1，△y2=y2。代入已知数据，得：
△y1 = y1-mx1 = 0.028-2×0.0126 = 0.0028
△y2 = y2 = 0.0014
△ym = (0.0028-0.0014)/(Ln(0.0028/0.0014)) = 0.00202
NOG = (0.028-0.0014)/0.00202 = 13.2
步骤 4：计算气相体积总传质系数
根据气相体积总传质系数的计算公式，Kya=G/H×NOG，其中H为填料层高度。代入已知数据，得：
Kya = 100/8×13.2 = 165 kmol/(m3h)
根据题意，入塔气体中H2S的摩尔分率为0.028，要求回收率为95%，则出塔气体中H2S的摩尔分率为：
y2 = y1(1-η) = 0.028(1-0.95) = 0.0014
步骤 2：计算单位塔截面积上吸收剂用量
根据吸收剂用量的计算公式，L=(y1-y2)/x1×G，其中x1为出塔溶液中H2S的摩尔分率，G为混合气体过塔截面的摩尔流率。代入已知数据，得：
L = (0.028-0.0014)/0.0126×100 = 211 kmol/m2h
步骤 3：计算气相总传质单元数
根据气相总传质单元数的计算公式，NOG=(y1-y2)/ △ym，其中△ym为平均推动力，计算公式为△ym=(△y1-△y2)/(Ln(△y1/△y2))，其中△y1=y1-mx1，△y2=y2。代入已知数据，得：
△y1 = y1-mx1 = 0.028-2×0.0126 = 0.0028
△y2 = y2 = 0.0014
△ym = (0.0028-0.0014)/(Ln(0.0028/0.0014)) = 0.00202
NOG = (0.028-0.0014)/0.00202 = 13.2
步骤 4：计算气相体积总传质系数
根据气相体积总传质系数的计算公式，Kya=G/H×NOG，其中H为填料层高度。代入已知数据，得：
Kya = 100/8×13.2 = 165 kmol/(m3h)