题目
在20块板的塔中用烃油吸收含85%乙烷,10%丙烷和5%正丁烷(摩尔百分率)的气体,采用的油气比为1:1,该塔处理的气体量为100(kmol/h),操作压力为3大气压。若全塔效率按25%计,试求:(1)平均温度为多少,才能回收90%的丁烷;(2)组份的平衡常数;(3)吸收因子、吸收率;(4)尾气的组成。操作条件下各组分的平衡常数如下:乙烷 k=0.13333t+5.46667;丙烷 k=0.06667+1.3333;正丁烷 k=0.02857t+0.08571 (t的单位为(}^circ{C))
在20块板的塔中用烃油吸收含85%乙烷,10%丙烷和5%正丁烷(摩尔百分率)的气体,采用的油气比为1:1,该塔处理的气体量为$100\text{kmol/h}$,操作压力为3大气压。若全塔效率按25%计,试求:(1)平均温度为多少,才能回收90%的丁烷;(2)组份的平衡常数;(3)吸收因子、吸收率;(4)尾气的组成。
操作条件下各组分的平衡常数如下:
乙烷 $k=0.13333t+5.46667$;丙烷 $k=0.06667+1.3333$;正丁烷 $k=0.02857t+0.08571$ (t的单位为${}^{\circ}\text{C}$)
题目解答
答案
1. 根据 $ \alpha_3 = 90\% $,得 $ A_3 = 9 $,$ K_3 = \frac{1}{9} \approx 0.111 $。由 $ K_3 = 0.02857 t + 0.08571 $,解得 $ t \approx 0.9^\circ\text{C} $。
2. 平衡常数:
\[
K_1 = 0.13333 \times 0.9 + 5.46667 = 5.59, \quad K_2 = 0.06667 \times 0.9 + 1.3333 = 1.39, \quad K_3 = 0.111
\]
3. 吸收因子与吸收率:
\[
A_1 = \frac{100}{5.59 \times 100} \approx 0.179, \quad \alpha_1 \approx 15.2\%
\]
\[
A_2 = \frac{100}{1.39 \times 100} \approx 0.72, \quad \alpha_2 \approx 41.9\%
\]
\[
A_3 = \frac{100}{0.111 \times 100} \approx 9, \quad \alpha_3 = 90\%
\]
4. 尾气组成:
\[
V'_1 = 72.08, \quad V'_2 = 5.81, \quad V'_3 = 0.5, \quad V' = 78.39
\]
\[
y_1 \approx 91.9\%, \quad y_2 \approx 7.4\%, \quad y_3 \approx 0.64\%
\]