2. 逆流与并流操作最小吸收剂用量
在总压为3.039×105 Pa(绝对)、温度为20℃下用纯水吸收混合气体中的SO2,SO 2的初始浓度为0.05(摩尔分率),要求在处理后的气体中SO2含量不超过1%(体积百分数)。已
知在常压下20℃时的平衡关系为y=13.9x,试求逆流与并流操作时的最小液气比(L/G) 各为多少?
解:由常压下20℃时的相平衡关系y=13.9x,可求得p=3.039×105Pa、t=20℃时的相平衡常数为:
(1)逆流操作时,气体出口与吸收剂入口皆位于塔顶,故操作线的一个端点(y2,x2)的位置已经确定(附图b中点b)。当吸收剂用量为最小时,操作线将在塔底与平衡线相交于点d,即x1max?y1/m。于是,由物料衡算式可求得最小液气比为:
附图(a) 附图(b) (2) 并流操作时,气体与液体进口皆位于塔顶,故操作线一端点(y1、x2)的位置已确定(附图b中点c)。当吸收列用量最小时,气液两相同样在塔底达到
?平衡,操作线与平衡线交于d点,此时x1max?y2。由物料衡算式可得最小液气m比为
从以上计算结果可以看出,在同样的操作条件下完成同样的分离任务,逆流操作所需要的最小液气比远小于井流。因此,从平衡观点看,逆流操作优于并流操作。
3. 吸收塔高的计算
某生产过程产生两股含有HCl的混和气体,一股流量G1?'=0.015kmo1/s,HCI浓度yG1?0.1(摩尔分率),另一股流量G1?=0.015kmo1/s,HCl浓度
yG2?0.04 (摩尔分率)。今拟用一个吸收塔回收二股气体中的HCl,总回收率不低于85%,历用吸收剂为20℃纯水,亨利系数E=2.786×105 Pa,操作压强为常压,试求:
(1) 将两股物料混和后由塔底入塔(附图a中点a ),最小吸收剂用量为多少?若将第
二股气流在适当高度单独加入塔内(附图a中点b),最小吸收刘用量有何变化? (2) 若空塔速度取0.5m/s,并已测得在此气速下Kya?8?10?3 kmo1/(s.m2),实际液气比取最小液气比的1.2倍,混合进料所需塔高为多少? (3) 若塔径与实际液气比与(2)相同,第二股气流在最佳位置进料,所需塔高为多少?中间加料位于何处?
解:(1) 在操作条件下,系统的相平衡常数为:
两股气体混和后的浓度为:
气体出口浓度为
两股气体混合后进塔的最小液气比(参见附图b)为: 附图(a)
附图(b) 附图(c) 当两股气体分别进塔时,塔下半部的液气比大于上半部,操作线将首先在中间加料处与平衡线相交(参见附图c),对中间加料口至塔顶这一段作物料衡算,可求出为达到分离要求所需要的最小液气比为 ”
?/G1??4.056,吸收塔下半部的液气比Lmin对下半部作物料杨算可得液体最
大出口浓度为
连接(y2 ,0)、(yG2,
yG2y)和(yG1,G1)三点即得分段进料的操作线。
mm
4. 吸收剂再循环对所需塔高的影响
用纯水吸收空气—氨混合气体中的氨,氨的初始浓度为0.05(摩尔分率),要求氨回收率不低于95%,塔底得到的氨水浓度不低于0.05。已知在操作条件下气液平衡关系ye?0.95x,试计算: