【正文】 料的總轉(zhuǎn)化率。要求混合原料中甲烷含量不大于 10% ，計(jì)算排放比及各物流的組成。第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算基準(zhǔn)：進(jìn)反應(yīng)器混合原料： 100衡算體系：反應(yīng)器進(jìn)料：由已知， 總物料： （ 1） （ 2）解（ 1）、（ 2）式得：出料：C6H5CH3的剩余： 第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算生成的 C6H6：CH4的量： H2的量：出料的總量： 第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算反應(yīng)器出口物料的組成： 衡算體系：分離器 第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算則： 則： 由分流器的特征，有： ，第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算衡算體系：混合器CH4平衡： （ 3）C6H5CH3平衡： （ 4）H2平衡： （ 5）聯(lián)立（ 4）、（ 5）、（ 6）式解得： 第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算新鮮原料的組成： 混合原料計(jì)算： 衡算體系：分流器 H2的平衡：第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算有：CH4的平衡：有： 總物料： 排放物料組成： 計(jì)算排放比：排放比 =第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算計(jì)算結(jié)果匯總列表如下表 第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算3．具有旁路過(guò)程的物料衡算．具有旁路過(guò)程的物料衡算 旁路就是指某一股物料的一部分繞過(guò)一個(gè)或幾個(gè)設(shè)備而直接進(jìn)入后續(xù)工序，與另一股物料相混的過(guò)程。要求合成氣中 （摩爾比），氣體量為 （標(biāo)準(zhǔn)狀況）。（標(biāo)準(zhǔn)狀況）（標(biāo)準(zhǔn)狀況）?；旌掀鞯暮馑悖? 總物料平衡： （ 1） CO平衡： （ 2） H2平衡： （ 3）解上述方程組得： （標(biāo)準(zhǔn)狀況） （標(biāo)準(zhǔn)狀況）第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算因經(jīng)過(guò)變換后氣體體積減少 2% ，所以： FF=F+B=(+)m3旁路過(guò)程主要用于調(diào)節(jié)物料的組成或溫度。本題中只有混合原料的組成有已知數(shù)據(jù)，設(shè)其為基準(zhǔn)后可先對(duì)反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行物料衡算。假設(shè)惰性物質(zhì)和副產(chǎn)物全部進(jìn)入循環(huán)物流，則 惰性物質(zhì)： 副產(chǎn)物：第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算 在有排放過(guò)程的物料衡算中排放比是一個(gè)很有用的過(guò)程限制參數(shù)，定義為： 排放比 =（ 5）舉例 例 422：甲苯催化加氫脫甲基制苯，主反應(yīng)和副反應(yīng)主反應(yīng)：副反應(yīng)： 以純氫和純甲苯為原料，進(jìn)入反應(yīng)器的氫與甲苯之比為 5:1（摩爾比）。 第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算2．具有排放過(guò)程的物料衡算．具有排放過(guò)程的物料衡算 （ 1）排放設(shè)置的目的 為了防止惰性物質(zhì)和副產(chǎn)物在系統(tǒng)中的不斷增加，就必須排放一部分循環(huán)物料，使惰性物質(zhì)的輸出量能與進(jìn)料中的輸入量平衡，或是副產(chǎn)物的輸出量能與副反應(yīng)產(chǎn)生的量平衡，從而維持整個(gè)系統(tǒng)的物料流量和組成穩(wěn)定。h1新鮮原料（ C3H8）即 FF1=mol產(chǎn)品中含有 C3H C3H6及 H2，其中 C3H8的量為反應(yīng)器混合物中未反應(yīng) C3H8的 % 。例：可逆反應(yīng)有：第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算二、具有循環(huán)、排放及旁路過(guò)程的物料衡算二、具有循環(huán)、排放及旁路過(guò)程的物料衡算 1．具有循環(huán)過(guò)程的物料衡算 前面介紹的物料衡算方法只是對(duì)反應(yīng)器本身的物料衡算方法，在化工過(guò)程中常會(huì)遇到一些具有循環(huán)的過(guò)程，這類(lèi)過(guò)程的物料衡算事實(shí)上就是在無(wú)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程（單元操作）的基礎(chǔ)上再加上反應(yīng)器的物料衡算，計(jì)算時(shí)根據(jù)已知條件選擇合適的計(jì)算衡算體系，這樣有利于順利地解題。試求：（ 1）混合燃料中氫與甲烷的比例為多少？（ 2）混合燃料與空氣的比例（摩爾比）為多少？解：由題意畫(huà)出物料流程圖：如下圖所示第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算燃燒過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)式如下：基準(zhǔn)選擇，因?yàn)闊煹罋獾慕M成已知，所以基準(zhǔn)：煙道氣 100mol煙道氣中物質(zhì)的量：煙道氣中 CO2量：煙道氣中 H2O量：第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算煙道氣中 O2量：煙道氣中 N2量：以為聯(lián)系組分，根據(jù)式 ，即空氣中的與煙道氣中量相等，有輸入的空氣量：其中 O2量： 由 C的平衡燃料中 CH4量： CH4完全燃燒消耗 O2量：H2完全燃燒耗 O2量： 第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算混合燃料中 H2量： 混合燃料中氫與甲烷的比例： 混合燃料與空氣的比例：第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算4．利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行衡算．利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行衡算 對(duì)有平衡反應(yīng)過(guò)程的物料衡算，除了需要建對(duì)有平衡反應(yīng)過(guò)程的物料衡算，除了需要建立物料或元素衡算式以外，常常還需要利用反應(yīng)立物料或元素衡算式以外，常常還需要利用反應(yīng)的平衡關(guān)系來(lái)計(jì)算產(chǎn)物的平衡組成。利用聯(lián)系組分的特點(diǎn)以及和其他物料之間的比例關(guān)系，可以算出其他物料的數(shù)量，這種方法在反應(yīng)器的物料衡算中就稱(chēng)為聯(lián)系組分計(jì)算法。在對(duì)這類(lèi)過(guò)程進(jìn)行物料衡算時(shí)，并不需要考慮具體的化學(xué)反應(yīng)，而是按照元素種類(lèi)被轉(zhuǎn)化及重新組合的概念表示為： 輸入（某種元素） =輸出（同種元素） 第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的物料衡算解題過(guò)程如下頁(yè)解題過(guò)程如下頁(yè) 例 414：已知合成氣的組成為 %( 體積分?jǐn)?shù) )、% 、 % 、 % 、 % 和 %, 現(xiàn)用10% 過(guò)量空氣燃燒，燃燒后生成的燃燒氣中不含 CO，計(jì)算燃燒氣組成。已知反應(yīng)器中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：解：由題意：物料流程如圖所示基準(zhǔn)：由化學(xué)反應(yīng)方程式：理論需 O2量： 由已知空氣過(guò)量 40%，那么 O2也過(guò)量 40%，有實(shí)際輸入 O2量：實(shí)際輸入的空氣量：帶入的 N2量： 即為 由已知 CH3OH轉(zhuǎn)化率為 70%，有反應(yīng)掉了的 CH3OH量： 即為 離開(kāi)反應(yīng)器各組分的輸出量：剩余的 CH3OH 10070=30mol,即為 生成的 HCHO 70mol,即為 生