题目
流率为 0.03kmol.-2.-1的空气混合气中含氨 2%（体积%），拟用逆流吸收以回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为 0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，采用液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为y=1.2x，所用填料的气相总传质系数 Kya=0.041kmol.m-3.s-1.Δy-1。试求：(1)液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）；(2)全塔平均推动力Δym；(3)填料层高度。
流率为 0.03kmol.-2.-1的空气混合气中含氨 2%（体积%），拟用逆流吸收以回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为 0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，采用液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为y=1.2x，所用填料的气相总传质系数 Kya=0.041kmol.m-3.s-1.Δy-1。试求：(1)液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）；(2)全塔平均推动力Δym；(3)填料层高度。
题目解答
答案
①y1=0.02
y2=y1(1-η)=0.02(1-0.95)=0.001
(L/G)min=(yb-ya)/(xb-xa)
=(0.02-0.001)/(0.02/1.2-0.0004)=1.168
L/G=1.5×1.168=1.752
L/G=(0.02-0.001)/(xb-0.0004)=1.752 ,xb=0.01124
② Δy1=y1-y1*=0.02-1.2×0.01124=0.00651
Δy2=y2-y2*=0.001-1.2×0.0004=0.00052
Δym=(Δy1-Δy2)/L(Δy1/Δy2)=0.00237
③HOG=G/Kya=0.03/0.041=0.732 m
NOG=(y1-y2)/Δym=(0.02-0.001)/0.00237=8.02
h=HOG×NOG=0.732×8.02=5.87 m。
解析
步骤 1：计算塔顶和塔底的气体摩尔分率
根据题意，空气混合气中含氨 2%（体积%），拟用逆流吸收以回收其中95%的氨。因此，塔顶的气体摩尔分率y1=0.02，塔底的气体摩尔分率y2=y1(1-η)=0.02(1-0.95)=0.001。
步骤 2：计算最小液气比和实际液气比
根据操作范围内的平衡关系y=1.2x，最小液气比(L/G)min=(yb-ya)/(xb-xa)=(0.02-0.001)/(0.02/1.2-0.0004)=1.168。实际液气比L/G=1.5×1.168=1.752。
步骤 3：计算液体离开塔底时的浓度
根据实际液气比L/G=(0.02-0.001)/(xb-0.0004)=1.752，解得液体离开塔底时的浓度xb=0.01124。
步骤 4：计算全塔平均推动力
根据题意，Δy1=y1-y1*=0.02-1.2×0.01124=0.00651，Δy2=y2-y2*=0.001-1.2×0.0004=0.00052。全塔平均推动力Δym=(Δy1-Δy2)/L(Δy1/Δy2)=0.00237。
步骤 5：计算填料层高度
根据题意，HOG=G/Kya=0.03/0.041=0.732 m，NOG=(y1-y2)/Δym=(0.02-0.001)/0.00237=8.02。填料层高度h=HOG×NOG=0.732×8.02=5.87 m。
根据题意，空气混合气中含氨 2%（体积%），拟用逆流吸收以回收其中95%的氨。因此，塔顶的气体摩尔分率y1=0.02，塔底的气体摩尔分率y2=y1(1-η)=0.02(1-0.95)=0.001。
步骤 2：计算最小液气比和实际液气比
根据操作范围内的平衡关系y=1.2x，最小液气比(L/G)min=(yb-ya)/(xb-xa)=(0.02-0.001)/(0.02/1.2-0.0004)=1.168。实际液气比L/G=1.5×1.168=1.752。
步骤 3：计算液体离开塔底时的浓度
根据实际液气比L/G=(0.02-0.001)/(xb-0.0004)=1.752，解得液体离开塔底时的浓度xb=0.01124。
步骤 4：计算全塔平均推动力
根据题意，Δy1=y1-y1*=0.02-1.2×0.01124=0.00651，Δy2=y2-y2*=0.001-1.2×0.0004=0.00052。全塔平均推动力Δym=(Δy1-Δy2)/L(Δy1/Δy2)=0.00237。
步骤 5：计算填料层高度
根据题意，HOG=G/Kya=0.03/0.041=0.732 m，NOG=(y1-y2)/Δym=(0.02-0.001)/0.00237=8.02。填料层高度h=HOG×NOG=0.732×8.02=5.87 m。