例 4-13 综合题-|||-某逆流操作的填料吸收塔,塔截面积为1m^2。用清水吸收混合气中的氨气,混合气量为-|||-.06kmol/s, 其中氨的浓度为0.01 (摩尔分数),要求氨的回收率至少为95%。已知吸收剂-|||-用量为最小用量的1.5倍,气相总体积传质系数K,a为 .06kmol/((m)^3cdot s), 且K,a∞C^(-a)^8。-|||-操作压力为101.33kP a,操作温度为30℃,在此操作条件下,气液平衡关系为 =1.2x, 试-|||-求:(1)填料层高度(m);(2)若混合气量增大,则按比例增大吸收剂的流量,能否保证溶质吸-|||-收率不下降?简述其原因;(3)若混合气量增大,且保证溶质吸收率不下降,可采取哪些-|||-措施?

步骤 1：计算最小吸收剂用量
根据题意，混合气量为0.06 kmol/s，其中氨的浓度为0.01（摩尔分数），要求氨的回收率至少为95%。首先计算最小吸收剂用量。
\[ y_1 = 0.01 \]
\[ y_2 = y_1 (1 - y) = 0.01 \times (1 - 0.95) = 0.0005 \]
\[ L_{min} = G \frac{y_1 - y_2}{y_2} = 0.06 \times \frac{0.01 - 0.0005}{0.0005} = 0.0684 \text{ kmol/s} \]

步骤 2：计算实际吸收剂用量
吸收剂用量为最小用量的1.5倍。
\[ L = 1.5 \times L_{min} = 1.5 \times 0.0684 = 0.1026 \text{ kmol/s} \]

步骤 3：计算传质单元数
\[ \frac{1}{A} = \frac{L}{G} = \frac{0.1026}{0.06} = 1.71 \]
\[ N_{OG} = \frac{1}{1 - \frac{1}{A}} \ln \left[ (1 - \frac{1}{A}) \frac{1}{1 - y} + \frac{1}{A} \right] \]
\[ N_{OG} = \frac{1}{1 - 0.7018} \ln \left[ (1 - 0.7018) \times \frac{1}{1 - 0.95} + 0.7018 \right] = 6.36 \]

步骤 4：计算填料层高度
\[ H_{OG} = \frac{G}{K_{a}S} = \frac{0.06}{0.06 \times 1} = 1 \text{ m} \]
\[ H = N_{OG} \times H_{OG} = 6.36 \times 1 = 6.36 \text{ m} \]

步骤 5：分析混合气量增大时的吸收率
当混合气量增大时，若按比例增大吸收剂的流量，由于传质单元数下降，吸收率会下降，因此不能保证溶质吸收率不下降。

步骤 6：提出保证溶质吸收率不下降的措施
可采取的措施有：提高压力，降低吸收温度，增加塔高，采用高效填料。