在一直径为 0.8 m 的填料塔内,用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合 气的流量为 45 kmol/h ,二氧化硫的体积分数为 0.032 。操作条件下气液平衡关系为Y=34.5X ,气 相总体积吸收系 数为 0.056 2 kmol/(m 3 · s) 。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的 76% ,要求回收率为 98% 。求 水的用量 ( kg/h ) 及所需的填料层高度。

步骤 1：计算二氧化硫的摩尔流量
二氧化硫的体积分数为0.032，混合气的流量为45 kmol/h，因此二氧化硫的摩尔流量为：
\[ 45 \times 0.032 = 1.44 \text{ kmol/h} \]

步骤 2：计算吸收液中二氧化硫的摩尔比
吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，饱和摩尔比为Y/X=34.5，因此吸收液中二氧化硫的摩尔比为：
\[ X = 0.76 \times \frac{1}{34.5} = 0.022 \]

步骤 3：计算吸收液的摩尔流量
要求回收率为98%，因此吸收液中二氧化硫的摩尔流量为：
\[ 1.44 \times 0.98 = 1.4112 \text{ kmol/h} \]
吸收液中水的摩尔流量为：
\[ \frac{1.4112}{0.022} = 64.145 \text{ kmol/h} \]
因此，水的用量为：
\[ 64.145 \times 18 = 1154.61 \text{ kg/h} \]

步骤 4：计算所需的填料层高度
气相总体积吸收系数为0.0562 kmol/(m^3·s)，混合气的流量为45 kmol/h，因此所需的填料层高度为：
\[ \frac{1.4112}{0.0562 \times \frac{45}{3600}} = 4.75 \text{ m} \]