题目
在一直径为 0.8 , (m) 的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为 45 , (kmol/h)，二氧化硫的体积分数为 0.032。操作条件下气液平衡关系为 Y = 34.5X，气相总体积吸收系数为 0.0562 , (kmol/(m)^3 cdot (s))。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的 76%，要求回收率为 98%。求水的用量 ((kg/h)) 及所需的填料层高度。
在一直径为 $0.8 \, \text{m}$ 的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为 $45 \, \text{kmol/h}$，二氧化硫的体积分数为 $0.032$。操作条件下气液平衡关系为 $Y = 34.5X$，气相总体积吸收系数为 $0.0562 \, \text{kmol/(m}^3 \cdot \text{s)}$。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的 $76\%$，要求回收率为 $98\%$。求水的用量 $(\text{kg/h})$ 及所需的填料层高度。
题目解答
答案
1. 根据回收率，$ Y_1 = 0.03306 $，$ Y_2 = 0.0006612 $。
2. 吸收剂用量：
\[
L' = \frac{G' (Y_1 - Y_2)}{X_1} = \frac{0.0121 \times 0.0323988}{0.000728} \approx 0.537 \, \text{kmol/s}
\]
\[
L = 0.537 \times 3600 \times 18 = 3.48 \times 10^4 \, \text{kg/h}
\]
3. 传质推动力：
\[
\Delta Y_1 = 0.007944, \quad \Delta Y_2 = 0.0006612, \quad \Delta Y_m = 0.00293
\]
\[
N_{OG} = \frac{0.0323988}{0.00293} \approx 11.06
\]
4. 传质单元高度：
\[
H_{OG} = \frac{0.0121}{0.0562 \times 0.5027} \approx 0.428 \, \text{m}
\]
\[
h = 11.06 \times 0.428 \approx 4.73 \, \text{m}
\]
最终结果：
- 水的用量为 $ 3.48 \times 10^4 \, \text{kg/h} $。
- 填料层高度为 $ 4.73 \, \text{m} $。