【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(chē)間，年操作日為 三百天 試計(jì)算： （ 1）每天生產(chǎn) 100%H2SO4多少?lài)?? （ 2）每天需氧多少?lài)崳酆峡諝饬慷嗌?Nm3? （ 3）吸收 SO3每天需水多少?lài)?? （ 4）將 100%H2SO4稀釋為 %H2SO4需水多少?lài)?? 解： （ 1） 2023 1000/98=（ 2）由反應(yīng)式知 H2SO4中的氧來(lái)自空氣的為 ，則 O2量為 =折合 32/1000=折空氣量為 。 （ 3） H2SO4： H2O=1： 1吸收 SO3用水量為 18/1000=1014t/d （ 4） （ ） = 例 4：工業(yè)上由乙烯水合生產(chǎn)乙醇，其反應(yīng)式如下： 主反應(yīng) C2H4+H2O→C2H5OH A B 副反應(yīng) 2C2H5OH→（ C2H5） 2O+H2O 二乙醚 反應(yīng)器進(jìn)料組成為 C2H4=% H2O=% 余為惰性氣 (V%)， 乙烯轉(zhuǎn)化率為 80% 以乙烯為基準(zhǔn)的乙醇產(chǎn)率為 90%。 試計(jì)算反應(yīng)器輸出物料的組成。 乙烯水合 C2H4 % H2O ％ 惰性氣體 C2H5OH Et2O H2O 惰性氣體 C2H4 解 : 計(jì)算基準(zhǔn)： 100mol進(jìn)料 進(jìn)料中各組分量為： C2H4=100 = H2O=100 = 惰氣 =100 = 出料中各組分計(jì)算： （ 1） 惰氣 = （ 2） C2H4： 由轉(zhuǎn)化率知出系統(tǒng)中未反應(yīng)的 C2H4= = 參與化學(xué)反應(yīng)的 C2H4= = 其中轉(zhuǎn)化為乙醇的 C2H4量即進(jìn)行主反應(yīng)的乙烯量 (即乙醇生成量 )由產(chǎn)率計(jì)算為： MA/MB= 28/46= 進(jìn)行副反應(yīng)的 C2H4== （ 3） (C2H5)2O與 H2O計(jì)算 由副反應(yīng)生成： (C2H5)2O= H2O= 出系統(tǒng) H2O=+= 出系統(tǒng)物質(zhì)組成： V% C2H4 C2H5OH (C2H5)2O H2O 惰氣 共 計(jì) 100 2. 反應(yīng)速度法 反應(yīng)速率的定義：某一組分進(jìn)單位體積反應(yīng)器與出反應(yīng)器的 mol流量之差稱(chēng)為該組分的反應(yīng)速率。 ( molm3/s) RS=FS′FS S— 組分 。 RS— S組分的反應(yīng)速率（以單位時(shí)間表示） 則 FS′=FS+RS FS— S組分的輸入流 kmol/s FS ’ — S組分輸出流量 kmol/s 當(dāng)有化學(xué)反應(yīng)時(shí)，以組分建立的質(zhì)量平衡式和mol平衡式已不成立，這時(shí)利用反應(yīng)速率來(lái)建立衡算式。 aA + bB → cC + dD 表示反應(yīng)的速率有 RA、 RB、 RC、 RD，這四者之間的關(guān)系式為： rdRcRbRaR DCBA ??????通式 iiRr??σi— i組分的化學(xué)計(jì)算系數(shù)，對(duì)反應(yīng)物取負(fù)值，生成物取正值 由此得 Ri=r σi代入上面式子得 Fi′=Fi+ r σi 例： 合成氨反應(yīng)： N2+3H2→ 2NH3 若已知 N H NH3的輸入反應(yīng)器流量分別為 : FN2=12mol/s， FH2=40mol/s， FNH3=0mol/s 設(shè) N2的輸出流量為 8mol/s計(jì)算其余組分的輸出流量 解 : 按式 Fi′=Fi+ r σi FN2′=12+(1) r ＝ 8； 得 r=4 mol/s FH2′=40+(3) 4=28 mol/s FNH3′=0+2 4=8 mol/s 3. 平衡常數(shù)法 aA + bB → cC + dD ? ? ? ?? ? ? ?badcBADCK???濃度單位采用 mol/l 平衡常數(shù)用符號(hào) Kc 濃度單位采用 mol分?jǐn)?shù) 平衡常數(shù)用符號(hào) Kn 濃度單位采用 分壓 平衡常數(shù)用符號(hào) Kp 低壓下 ，平衡常數(shù) Kp僅是 溫度 之函數(shù) 吸熱反應(yīng) △ H＞ 0 則 T↑ 導(dǎo)致 Kp↑ 放熱反應(yīng) △ H＜ 0 則 T↑ 導(dǎo)致 Kp↓ 高壓下 ， Kp不僅是 溫度 也是 壓力 的函數(shù)，此時(shí)要用逸度代替分壓。 利用化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算式建立方程式以補(bǔ)充不足之方程數(shù)。 例：某廠在轉(zhuǎn)化爐中用天然氣與蒸汽反應(yīng)制氫，該廠每小時(shí)耗天然氣量為 4700m3，工藝條件： 汽 /氣 =（水蒸汽 /天然氣）。 反應(yīng)式 ① CH4+H2O→CO ② CH4+CO2→2CO+2H2 ③ CO +H2O→CO2+H2 已知天然氣組成為： CH4 %， N2 % （把其它烴組分都折算為 CH4）（ V%）， CH4的轉(zhuǎn)化率為67%， 在已轉(zhuǎn)化氣體中 CO對(duì) CO2之比率可取氣體離開(kāi)轉(zhuǎn)化器的溫度 700℃ 下反應(yīng)③呈平衡時(shí)的比率 。 轉(zhuǎn)化氣離開(kāi)反應(yīng)器時(shí)溫度為 700℃ ，在此溫度下各反應(yīng)式的平衡常數(shù)值為： 反應(yīng)① Kp=25 ② Kp=20 ③ Kp= 試計(jì)算轉(zhuǎn)化氣組成（干、濕基）。 計(jì)算基準(zhǔn)： 取 100m3天然氣為計(jì)算基準(zhǔn) 轉(zhuǎn)化氣的成分可由反應(yīng)式及工藝條件分析得出為：CH H CO、 CO N 水蒸氣 ， 六個(gè)未知數(shù)要列出六個(gè)方程 ， 由于 N2為惰性氣反應(yīng)前后量不變 ， CH4可通過(guò)轉(zhuǎn)化率算出 （ 即有兩個(gè)約束條件 ） ， 故只要列出四個(gè)衡算式 。 轉(zhuǎn) 化 爐 天然氣 CH4 % 100m3 N2 % 水蒸氣 轉(zhuǎn)化氣 H2 CO CO2 CH4 N2 H2O 過(guò)程示意圖： H平衡 4 +2 250=2VH2+4 +2V’ H2O 整理后得 =VH2VH2O — （ 3） 進(jìn)轉(zhuǎn)化爐水蒸氣量為 100=250m3 V’ H2O=250VH2O C平衡 =VCO+VCO2+ 得 VCO2= — （ 1） O平衡 250=2VCO2+VCO+（ 250VH2O） 得 2VCO2+VCOVH2O=0 — （ 2）