空气中的苯蒸汽在填料塔中用煤油逆流吸收,入塔空气含苯2%(摩尔分率,下同),入塔煤油中含苯0.02%,要求苯回收率不低于99%,操作条件下相平衡关系为ye=0.36x,入塔气体摩尔流率为0.012kmol/(m2·s),吸收剂的用量为最小用量的1.5倍,总传质系数Kya=0.015kmol/(m3·s).试求(1)煤油用量L和(2)填料层高度h.

步骤 1：计算最小吸收剂用量
根据题意，入塔空气含苯2%，入塔煤油中含苯0.02%，要求苯回收率不低于99%。相平衡关系为ye=0.36x，入塔气体摩尔流率为0.012kmol/(m2·s)。最小吸收剂用量Lmin可通过以下公式计算：
\[ L_{min} = \frac{G(V_1 - V_2)}{x_1 - x_2} \]
其中，G为入塔气体摩尔流率，V1为入塔空气含苯摩尔分率，V2为出塔空气含苯摩尔分率，x1为入塔煤油含苯摩尔分率，x2为出塔煤油含苯摩尔分率。根据题意，V1=0.02，V2=0.02×(1-0.99)=0.0002，x1=0.0002，x2=0.02×0.99=0.0198。代入公式计算得：
\[ L_{min} = \frac{0.012(0.02 - 0.0002)}{0.0198 - 0.0002} = 0.00436 kmol/(m^2·s) \]
步骤 2：计算实际吸收剂用量
根据题意，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍，因此实际吸收剂用量L为：
\[ L = 1.5 \times L_{min} = 1.5 \times 0.00436 = 0.00654 kmol/(m^2·s) \]
步骤 3：计算填料层高度
根据题意，总传质系数Kya=0.015kmol/(m3·s)。填料层高度h可通过以下公式计算：
\[ h = \frac{G}{K_{ya}L} \]
代入公式计算得：
\[ h = \frac{0.012}{0.015 \times 0.00654} = 12.23 m \]