题目
在逆流操作的吸收塔中,于 101.33kPa , 25℃下用清水吸收 混合气中的 CO 2,将其浓度 从 2%降至 0.1%(体积 。该系统符合亨利定律。亨利系数E =5.52×104kPa 。若吸收剂为 最小理论用量的 1.2倍,试计算操作液气比 L/V及出口组成 X 。
在逆流操作的吸收塔中,于 101.33kPa , 25℃下用清水吸收 混合气中的 CO 2,将其浓度 从 2%降至 0.1%(体积 。该系统符合亨利定律。亨利系数E =5.52×104kPa 。若吸收剂为 最小理论用量的 1.2倍,试计算操作液气比 L/V及出口组成 X 。
题目解答
答案
解:⑴ Y1 = 2/98 =0.0204, Y2 = 0.1/99.9 = 0.001
m = E/P总 = 5.52×104/101.33 = 0.0545×104
由 (L/V min = (Y 1-Y 2 /X1* = (Y 1-Y 2 /(Y 1/m
= (0.0204-0.001 /(0.0204/545
= 518.28
L/V = 1.2(L/V min = 622
由操作线方程 Y = (L/V X + Y2-(L/V X 2得 出口液相组成
X1 = (Y 1-Y 2 /(L/V = (0.0204-0.001 /622 = 3.12×10-5
⑵ 改变压强后, 亨利系数发生变化, 及组分平衡发生变化, 导致出口液相组成变化 m‘ = E/P总 ’ = 5.52×104/10133 = 0.0545×10-5
(L/V ‘ = 1.2(L/V min ’ = 62.2
X1‘ = (Y 1-Y 2 /(L/V ’ = (0.0204-0.001 /62.2 = 3.12×10-4
解析
步骤 1：计算初始和最终的气体组成
根据题目，初始气体中CO2的体积分数为2%，最终气体中CO2的体积分数为0.1%。因此，初始气体组成Y1 = 2/98 = 0.0204，最终气体组成Y2 = 0.1/99.9 = 0.001。
步骤 2：计算亨利系数
亨利系数E = 5.52×10^4 kPa，总压P总 = 101.33 kPa。因此，m = E/P总 = 5.52×10^4/101.33 = 0.0545×10^4。
步骤 3：计算最小理论液气比
最小理论液气比(L/V)min = (Y1 - Y2) / (Y1 / m) = (0.0204 - 0.001) / (0.0204 / 545) = 518.28。
步骤 4：计算实际操作液气比
实际操作液气比(L/V) = 1.2 × (L/V)min = 1.2 × 518.28 = 622。
步骤 5：计算出口液相组成
根据操作线方程Y = (L/V)X + Y2 - (L/V)X2，可以得到出口液相组成X1 = (Y1 - Y2) / (L/V) = (0.0204 - 0.001) / 622 = 3.12×10^-5。
根据题目，初始气体中CO2的体积分数为2%，最终气体中CO2的体积分数为0.1%。因此，初始气体组成Y1 = 2/98 = 0.0204，最终气体组成Y2 = 0.1/99.9 = 0.001。
步骤 2：计算亨利系数
亨利系数E = 5.52×10^4 kPa，总压P总 = 101.33 kPa。因此，m = E/P总 = 5.52×10^4/101.33 = 0.0545×10^4。
步骤 3：计算最小理论液气比
最小理论液气比(L/V)min = (Y1 - Y2) / (Y1 / m) = (0.0204 - 0.001) / (0.0204 / 545) = 518.28。
步骤 4：计算实际操作液气比
实际操作液气比(L/V) = 1.2 × (L/V)min = 1.2 × 518.28 = 622。
步骤 5：计算出口液相组成
根据操作线方程Y = (L/V)X + Y2 - (L/V)X2，可以得到出口液相组成X1 = (Y1 - Y2) / (L/V) = (0.0204 - 0.001) / 622 = 3.12×10^-5。