[简答题]空气和氨的混合物在直径为0.8m的填料塔里用清水吸收,其中氨的回收率约99. 5%,每小时送入的混合气量为1400kg(可按惰性气体量计算),混合气体的总压为101. 3kPa,其中氨的分压为1.333kPa,实际吸收剂用量为最小耗用量的1.4倍,操作温度(293K)下的平衡关系为Y=0.75X吸收总系数Kyα=0.088kmol/m3s,求每小时的用水量与所需的填料层高度。

参考答案:解:
求吸收剂用量
①根据题意:Y1=1.333/(101.3-1.333)=0.0133
Y2=0.0133×(1-0.995)=0.000066
X2=0
②混合气体中氨的含量很少,因此混合气体的分子量近似的等于空气的分子量29kg/kmol,故
混合气体量=1400/29=48. 3kmol/h
塔截面积Ω=π/4x0.82 =0.5m2
惰性气体量可认为等于混合气体量 即 V=48. 3kmol/h 操作条件下V干=48.3×273/293=44.7kmol/h
③L小=V(Y1-Y2)/(Y1/m-X2) =44.7×(0.0133 - 0.000066)/(0.0133/0.75-0) =33. 36kmol/h '
吸收剂用量L=1.4L小=1.4×33.36=46.7 kmol/h
用平衡推动力法求填料层高度
④溶剂出塔浓度X1=V(Y1-Y2)/L +X2=44.7×(0.0133-0.000066) /46. 7=0.0127
Y1*0.75X1=0.75×0.0127=0.0095
Y2*=0
△Y1=Y1-Y1*=0133-0.0095=0.0038
△Y2=Y2-Y2*=0.000066-0=0.000066
⑤△Ym=(△Y1-△Y2)/In(△Y1/△Y2)=(0.0038-0.000066)/In(0.0038/0.000066)=0.000921
⑥Z=V(Y1-Y2)/KYαΩ△Ym=[(44.7/3600)×(0.0133-0.000066)]/(0.088×0.5×0.000921)=4.05m
答:每小时的用水量46.7 kmol所需的填料层高度为4.05m。
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