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100kmol/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=0.06667t+1.3333；正丁烷k=0.02857t+0.08571（t的单位为℃）
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100kmol/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=0.06667t+1.3333；正丁烷k=0.02857t+0.08571（t的单位为℃）
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算全塔理论板数
全塔理论板数 $N_{理论} = N_{实际} \times \eta = 20 \times 25\% = 5$。
步骤 2：计算吸收因子
吸收因子 $A_k = \frac{L}{V} \cdot \frac{1}{k_R}$，其中 $L/V = 1$，$k_R$ 为丁烷的平衡常数。
步骤 3：计算丁烷的平衡常数
丁烷的平衡常数 $k_R = 0.02857t + 0.08571$，其中 $t$ 为温度。
步骤 4：计算吸收率
吸收率 $\varphi = \frac{A_k^{N+1} - A_k}{A_k^N - 1}$，其中 $N$ 为理论板数。
步骤 5：计算其他组分的平衡常数
其他组分的平衡常数分别为：乙烷 $k_1 = 0.13333t + 5.46667$，丙烷 $k_2 = 0.06667t + 1.3333$。
步骤 6：计算其他组分的吸收因子和吸收率
其他组分的吸收因子和吸收率分别为：$A_1 = \frac{L}{V} \cdot \frac{1}{k_1}$，$A_2 = \frac{L}{V} \cdot \frac{1}{k_2}$，$\varphi_1 = \frac{A_1^{N+1} - A_1}{A_1^N - 1}$，$\varphi_2 = \frac{A_2^{N+1} - A_2}{A_2^N - 1}$。
步骤 7：计算尾气的组成
尾气的组成分别为：乙烷 $V_{N+2} = V_{N+1} \cdot (1 - \varphi_1)$，丙烷 $V_{N+2} = V_{N+1} \cdot (1 - \varphi_2)$，正丁烷 $V_{N+2} = V_{N+1} \cdot (1 - \varphi_3)$。
全塔理论板数 $N_{理论} = N_{实际} \times \eta = 20 \times 25\% = 5$。
步骤 2：计算吸收因子
吸收因子 $A_k = \frac{L}{V} \cdot \frac{1}{k_R}$，其中 $L/V = 1$，$k_R$ 为丁烷的平衡常数。
步骤 3：计算丁烷的平衡常数
丁烷的平衡常数 $k_R = 0.02857t + 0.08571$，其中 $t$ 为温度。
步骤 4：计算吸收率
吸收率 $\varphi = \frac{A_k^{N+1} - A_k}{A_k^N - 1}$，其中 $N$ 为理论板数。
步骤 5：计算其他组分的平衡常数
其他组分的平衡常数分别为：乙烷 $k_1 = 0.13333t + 5.46667$，丙烷 $k_2 = 0.06667t + 1.3333$。
步骤 6：计算其他组分的吸收因子和吸收率
其他组分的吸收因子和吸收率分别为：$A_1 = \frac{L}{V} \cdot \frac{1}{k_1}$，$A_2 = \frac{L}{V} \cdot \frac{1}{k_2}$，$\varphi_1 = \frac{A_1^{N+1} - A_1}{A_1^N - 1}$，$\varphi_2 = \frac{A_2^{N+1} - A_2}{A_2^N - 1}$。
步骤 7：计算尾气的组成
尾气的组成分别为：乙烷 $V_{N+2} = V_{N+1} \cdot (1 - \varphi_1)$，丙烷 $V_{N+2} = V_{N+1} \cdot (1 - \varphi_2)$，正丁烷 $V_{N+2} = V_{N+1} \cdot (1 - \varphi_3)$。