题目
3.某填料吸收塔用纯轻油吸收混合气中的苯,进料量为1000标准m 3/n。-|||-进料气体中含苯5 %(体积百分数),其余为惰性气体。要求回收率95%。操作时轻油含量-|||-为最小用量的1.5倍,平衡关系为 =1.4X 已知体积吸收总系数为 _(ra)=125kmol/(m)^3h-|||-轻油的平均分子量为170。求轻油用量和完成该生产任务所需填料层高度?
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算进料气体中苯的摩尔分数
进料气体中苯的体积百分数为5%，因此苯的摩尔分数为：
${Y}_{1}=\dfrac {0.05}{1-0.05}=0.0526$
步骤 2：计算出料气体中苯的摩尔分数
要求回收率为95%，因此出料气体中苯的摩尔分数为：
${Y}_{2}={Y}_{1}(1-\phi )=0.0526(1-95\% )=0.00263$
步骤 3：计算最小液气比
根据平衡关系 $Y=1.4X$，计算最小液气比：
${(\dfrac {L}{V})}_{min}=\dfrac {{V}_{1}-{y}_{2}}{{{x}_{1}}^{x}-{x}_{2}}=\dfrac {0.0526-0.00263}{0.0526}=1.33$
步骤 4：计算实际液气比
操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，因此实际液气比为：
$L=1.5.1.33L=1.5.1.33.1000/22.4=89.1kmol/h$
步骤 5：计算轻油用量
轻油的平均分子量为170，因此轻油用量为：
${W}_{l}=170.89.1=15147kg/h$
步骤 6：计算填料层高度
根据体积吸收总系数 ${K}_{sa}=125Kmol/{m}^{3}.h$，计算填料层高度：
${x}_{2}=0.100263'\quad {x}_{1}=\dfrac {y({y}_{1}-{y}_{2})}{1}=0.02825'\quad {y}_{1}=0.013025$
$\Delta {r}_{m}=0.00651$
${I}_{1}=\dfrac {v({v}_{1}-{v}_{2})}{{k}_{1}\cdot \Delta {r}_{m}}=2.74m$
进料气体中苯的体积百分数为5%，因此苯的摩尔分数为：
${Y}_{1}=\dfrac {0.05}{1-0.05}=0.0526$
步骤 2：计算出料气体中苯的摩尔分数
要求回收率为95%，因此出料气体中苯的摩尔分数为：
${Y}_{2}={Y}_{1}(1-\phi )=0.0526(1-95\% )=0.00263$
步骤 3：计算最小液气比
根据平衡关系 $Y=1.4X$，计算最小液气比：
${(\dfrac {L}{V})}_{min}=\dfrac {{V}_{1}-{y}_{2}}{{{x}_{1}}^{x}-{x}_{2}}=\dfrac {0.0526-0.00263}{0.0526}=1.33$
步骤 4：计算实际液气比
操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，因此实际液气比为：
$L=1.5.1.33L=1.5.1.33.1000/22.4=89.1kmol/h$
步骤 5：计算轻油用量
轻油的平均分子量为170，因此轻油用量为：
${W}_{l}=170.89.1=15147kg/h$
步骤 6：计算填料层高度
根据体积吸收总系数 ${K}_{sa}=125Kmol/{m}^{3}.h$，计算填料层高度：
${x}_{2}=0.100263'\quad {x}_{1}=\dfrac {y({y}_{1}-{y}_{2})}{1}=0.02825'\quad {y}_{1}=0.013025$
$\Delta {r}_{m}=0.00651$
${I}_{1}=\dfrac {v({v}_{1}-{v}_{2})}{{k}_{1}\cdot \Delta {r}_{m}}=2.74m$