【正文】 cr??? ??1212kkrr ???1212kk??由 pr和 Tr查表 液體混合物 密度與溫度、壓力和組成有關(guān) 體積加合法 ??ii???1 5. 物質(zhì)的飽和蒸汽壓 飽和蒸汽壓： 液體在一定溫度下相應(yīng)的蒸發(fā) 凝結(jié)的平衡狀態(tài)的蒸汽壓力 CtBAp???0lg6. 溶液上方蒸汽中各組分的分壓 1）理想溶液 由 化學(xué)結(jié)構(gòu)非常相似 ， 相對分子質(zhì)量又相近 的組分所形成的溶液 拉烏爾定律 iii xpp 0? 2）非理想溶液 iiii xprp 0?活度系數(shù)， ri＝ ai/ xi 由范拉爾方程或威爾遜方程求得 7. 氣液平衡常數(shù) iixyK ?1）完全理想系 低壓下組分結(jié)構(gòu)十分相似的溶液 ppK ii0?2）理想系 中壓 ( ~)的理想溶液 00,0,iiigilii pvpvffK ?? 7. 轉(zhuǎn)化率 x、收率 Y 和選擇性 S 該反應(yīng)物的起始量某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化量轉(zhuǎn)化率＝起始量的選擇： 連續(xù)反應(yīng)器 反應(yīng)器進(jìn)口處原料的狀態(tài)為起始狀態(tài) 間歇反應(yīng)器 反應(yīng)開始時(shí)的狀態(tài)為起始狀態(tài) 串聯(lián)反應(yīng)器 進(jìn)入第一個(gè)反應(yīng)器的原料組成為計(jì)算基準(zhǔn) 關(guān)鍵組分的起始量關(guān)鍵組分量生成目的產(chǎn)物所消耗的收率＝已轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵組分量關(guān)鍵組分量生成目的產(chǎn)物所消耗的反應(yīng)選擇性＝限制反應(yīng)物 過量反應(yīng)物 Y = Sx 概述 1 計(jì)算中用的基本量 物理過程的物料衡算 化學(xué)反應(yīng)的物料衡算 2 3 4 目 錄 物理過程的物料衡算 ? 無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生 ? 屬于化工單元操作過程的衡算如過濾、混合、吸收、干燥、結(jié)晶、精餾等 ? ?輸出輸入＝ 例：在過濾機(jī)中把含有 25%（質(zhì)量 %）固體的漿料進(jìn)行過濾，現(xiàn)在料漿的進(jìn)料量為 2023kg/h 濾餅含有 90%固體，濾液含 1%固體。試計(jì)算濾液，濾餅的量（設(shè)過濾有一個(gè)穩(wěn)態(tài)連續(xù)過程） 1. 過濾： 用過濾設(shè)備把液固分開的操作 過濾機(jī) 料漿 濾餅 濾液 F3 kg/h 90%固 10%液 F1=2023kg/h 75%液 25%固 F2 kg/h 1%固 99%液 解：畫出過程示意圖，標(biāo)上已知及要求的量。 以小時(shí)（時(shí)間）為計(jì)算基準(zhǔn) （二個(gè)未知數(shù)，列出二個(gè)方程即可） 總物平衡 F1=F2+F3 液體量平衡 =+ F1=2023kg代入聯(lián)解二方程可得 F2=用固體量平衡式來校核計(jì)算結(jié)果 =+ 得 500=500 過濾機(jī) 料漿 濾餅 濾液 F3 kg/h 90%固 10%液 F1=2023kg/h 75%液 25%固 F2 kg/h 1%固 99%液 例：在蒸發(fā)器中把含 NaOH 10%、 NaCl 10%的水溶液濃縮為含 NaOH 50%、 NaCl 2%的溶液。若每批處理 1000kg原料液。試求 （ 1）每一批操作中可得的 母液量 ？ （ 2） 蒸發(fā)水量 ？ （ 3） 析出 NaCl固體量 2. 蒸發(fā)：把溶質(zhì)不揮發(fā)的溶液加熱至沸騰，使溶劑氣化 從而獲得濃縮液或析出固體的單元操作。 水蒸汽F2kg 蒸汽 固體 NaCl F3kg 原料液F1=1000kg NaOH 10% NaCl 10% H2O 80% 母液 F4kg NaOH 50% NaCl 2% H2O 48% 解： 計(jì)算基準(zhǔn)： 以每一批的原料液量 三個(gè)未知數(shù)，列三個(gè)方程 總量平衡 F1=F2+F3+F4 F1=1000kg NaOH平衡 = F4=200kg NaCl平衡 =+F3 F3=96 kg F2=704kg 可用 H2O平衡式校核 概述 1 計(jì)算中用的基本量 物理過程的物料衡算 化學(xué)反應(yīng)的物料衡算 2 3 4 目 錄 ?常用計(jì)算方法 ?利用聯(lián)系物做物料衡算 ?復(fù)雜反應(yīng)體系使用產(chǎn)物、副產(chǎn)物各自的收率數(shù)據(jù)作物料衡算 ?帶有物料循環(huán)的流程的物料衡算 ?多步串聯(lián)過程的物料衡算 化學(xué)反應(yīng)的物料衡算 ?由于化學(xué)反應(yīng)的存在，總摩爾平衡式，組分的質(zhì)量， 摩爾平衡式是不成立的。 ?在化學(xué)反應(yīng)中常涉及轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率、收率、 過量系數(shù)等，要注意其定義式。特別是 過量系數(shù)它 是基于限制反應(yīng)物 100%轉(zhuǎn)化下的值 ，而不論真實(shí)反 應(yīng)時(shí)限制反應(yīng)物是否完全反應(yīng)。 ?直接計(jì)算法 ?反應(yīng)速度法 ?平衡常數(shù)法 ?結(jié)點(diǎn)法 1）直接計(jì)算法 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行計(jì)算 例 1： 用甲醇催化氧化制甲醛，反應(yīng)式為： CH3OH + → HCHO+H2O 氧由空氣中來，已知空氣過剩系數(shù)為 ，甲醇轉(zhuǎn)化率為 75%。計(jì)算反應(yīng)后氣體混合物的 mol組成（反應(yīng)物與產(chǎn)物均為氣態(tài)）。 氧 化 CH3OH 空氣 O2 21％ N279％ HCHO 空氣 O2 N2 H2O CH3OH 解： 計(jì)算基準(zhǔn)： 1mol的 CH3OH 由反應(yīng)式知反應(yīng)生成 HCHO為 ， H2O為 未反應(yīng) CH3OH== 由反應(yīng)式算出消耗 O2量為 = 由空氣過量系數(shù)可算出輸入系統(tǒng)的氧量為 1 = 折合空氣量為 其中 N2= = 出反應(yīng)器的氧量為 = 反應(yīng)后氣體混合物組成： 組 分 mol mol % CH3OH 5 HCHO H2O O2 N2 57 共 計(jì) 100 例 2： 試求 生產(chǎn) 1000m3（ STP） 煤氣，所需空氣、水蒸氣、褐煤各為多少公斤。 已知：褐煤中含 C為 70%； 煤氣組成為： CO＝ 4%、 H2＝ 18%、 N2＝ 42% （ V%） 反應(yīng)式為 C+H2O→CO+H2 ① 2C+O2→2CO ② 合成氣生產(chǎn) 褐煤， C 70% 空氣 O2 21％ N279％ 煤氣 CO 4% H2 18% N2 42% H2O 解：計(jì)算基準(zhǔn) 1000m3煤氣 （ 1）空氣量計(jì)算： 煤氣中的氮量 V(N2)=1000 =420m3 折算成空氣量為 420/=532m3 532/ 29=（空氣平均分子量取 29） 其中 O2=532 =112m3 112/=5kmol （ 2）水蒸氣量計(jì)算： 從反應(yīng)式可知煤氣中 H2由 H2O來 煤氣中氫 V(H2)=1000 =180m3 即水蒸氣量為 180m3 180/ 18=145kg 180/= （ 3）褐煤量計(jì)算： 由反應(yīng)式①與 kmol H2O反應(yīng)需 C= kmol 由反應(yīng)式②與 5 kmol O2反應(yīng)耗 C=2 5=10 kmol 故消耗碳量為 (+10) 12= kg 褐煤中含 C=70% 需褐煤量為 例 3： 接觸法制 H2SO4，反應(yīng)式 S + O2 → SO2 2SO2 + O2 → 2SO3 SO3 + H2O → H2SO4 S + + H2O → H2SO4 一個(gè)年產(chǎn) 2023噸 %的 H2SO4車間，年操作日為 三百天 試計(jì)算： （ 1）每天生產(chǎn) 100%H2SO4多少噸 ? （ 2）每天需氧多少噸，折合空氣量多少 Nm3? （ 3）吸收 SO3每天需水多少噸 ? （ 4）將 100%H2SO4稀釋為 %H2SO4需水多少噸 ? 解： （ 1） 2023 1000/98=（ 2）由反應(yīng)式知 H2SO4中的氧來自空氣的為 ，則 O2量為 =折合 32/1000=折空氣量為 。