在逆流吸收操作中,保持气、液相逆塔组成不变,若仅降低操作温度,则溶质回收率()、传质单元高度()。下面答案正确的是_。A. 增加、减少B. 增加、不变C. 减少、不变D. 减少、增加
A. 增加、减少
B. 增加、不变
C. 减少、不变
D. 减少、增加
题目解答
答案
解析
本题考查逆流吸收操作中温度对溶质回收率和传质单元高度的影响,解题思路是分别分析温度降低对溶质回收率和传质单元高度的影响。
1. 分析温度降低对溶质回收率的影响
在逆流吸收操作中,溶质回收率$\eta$的计算公式为:
$\eta=\frac{y_1 - y_2}{y_1}$
其中$y_1$是进塔气相组成,$y_2$是出塔气相组成。
吸收过程的相平衡关系遵循亨利定律$y = mx$($m$为相平衡常数),相平衡常数$m$与温度$T$的关系为$m=\frac{E}{P}$,其中$E$为亨利系数,$P$为总压。一般情况下,亨利系数$E$随温度升高而增大,随温度降低而减小。
当仅降低操作温度时,亨利系数$E$减小,相平衡常数$m$减小。在气、液相逆塔组成不变(即$y_1$和$x_2$不变)的情况下,根据吸收过程的操作线方程和相平衡关系,传质推动力增大,吸收过程更容易进行,出塔气相组成$y_2$会降低。
因为$\eta=\frac{y_1 - y_2}{y_1}=1-\frac{y_2}{y_1}$,$y_2$降低,$y_1$不变,所以$\frac{y_2}{y_1}$减小,$1-\frac{y_2}{y_1}$增大,即溶质回收率$\eta$增加。
2. 分析温度降低对传质单元高度的影响
传质单元高度$H_{OG}$的计算公式为:
$H_{OG}=\frac{V}{K_y a\Omega}$
其中$V$是气相摩尔流量,$K_y a$是气相总体积传质系数,$\Omega$是塔的横截面积。
对于吸收过程,气相总体积传质系数$K_y a$与温度的关系较为复杂,但在一般情况下,当温度变化范围不是很大时,温度对气相总体积传质系数$K_y a$的影响可以忽略不计。同时,气相摩尔流量$V$和塔的横截面积$\Omega$在本题中保持不变。
所以,传质单元高度$H_{OG}$基本不变。