第3章物料衡算和能量衡算(編輯修改稿)
2025-03-05 16:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ? ? 總物料平衡： F+W=100kg/mol ? 石灰總量等于各物質(zhì)質(zhì)量之和 W=x+y+z ? 計算結(jié)果匯總列入表 34 x100 g / m o 014 04 F + = ( 8 + 057 5) k m o lx100 g / m o l 56 g / m o l 74 g / m o l+ + = ( + 8 ) k m o ly z制藥工程設(shè)計課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 表 34 計算結(jié)果匯總 組分 輸 入 輸 出 物質(zhì)的量 /kmol 質(zhì)量 /kg 物質(zhì)的量 /kmol 質(zhì)量 /kg NaOH Na2CO3 H2O CaCO3 CaO Ca(OH)2 合計 100 100 制藥工程設(shè)計課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 ? 四、平衡常數(shù)法 ? 對反應(yīng) aA+bB=cC+dD ? 平衡時，其平衡常數(shù)為 ： = ? 式中，為化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)，其可以表示為（濃度以 molL1表示），（濃度以分壓 p表示）， (N濃度以摩爾分率表示 )。 K[ ] [ ][ ] [ ]cdabCDAB制藥工程設(shè)計課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 【 例 7】 試計算合成甲醇過程中反應(yīng)混合物的平衡組成。設(shè)原料氣中 H2與 CO摩爾比為 ，惰性組分 (I)含量為 %，壓力為 30MPa，溫度為365℃ ，平衡常數(shù) = 103MPa2。 寫出化學(xué)反應(yīng)平衡方程式： CO+2H2 CH3OH 設(shè)進料為 1mol，其組成為： I=。 H2=()。 CO=()/= 基準(zhǔn)： 1mol原料氣 制藥工程設(shè)計課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 設(shè)轉(zhuǎn)化率為，則出口氣體組成為： CO： （ 1x）； H2： ； CH3OH： ； I： ； Σ 制藥工程設(shè)計課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 30. 156 71 0. 313 4 30C H O H x xp ???0. 15 67 (1 )1 0. 31 34 30CO xxp ????2 0. 70 53 2 0. 15 671 0. 31 34 30xH x???將上式代入平衡平常表達式： 32220. 156 7 301 0. 313 40. 156 7 (1 ) 0. 705 3 2 0. 156 730 301 0. 313 4 1 0. 313 4 5 10C H O HC O Hxp xpp xxK p?? ??????? ? ?? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ????平衡時出口氣體中各組成的摩爾分率為： CO 。 H2 。 CH3OH 。 I ； 計算出口氣體各組分的分壓： 制藥工程設(shè)計課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 五、帶有循環(huán)、放空及旁路的物料平衡 （ 1）試差法 估計循環(huán)流量，并繼續(xù)計算至循環(huán)回流的那一點。將估計值與計算值進行比較，并重新假定一個估計值，一直計算到估計值與計算值之差在一定的誤差范圍內(nèi)。 （ 2）代數(shù)法 列出物料平衡方程式，并求解。 一般方程式中以循環(huán)量作為未知數(shù)，應(yīng)用聯(lián)立方程的方法進行求解。 制藥工程設(shè)計課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 【 例 8】 苯乙烯制取過程如圖 33所示，先由乙烯與苯反應(yīng)生成乙苯 C2H4+C6H6 C6H5C2H5 C6H5C2H5 C6H5C2H3+H2 乙苯是在 560K、 600kPa，在催化劑作用下，乙烯與苯的摩爾比為 1:5進行氣相合成的。副反應(yīng)生成的多乙基苯在乙苯精餾塔中分離出來。乙烯的轉(zhuǎn)化率為 100%。 乙苯脫氫反應(yīng)在 850K，乙苯的單程轉(zhuǎn)化率為 60%，苯乙烯的選擇性為90%。 制藥工程設(shè)計課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 ? 反應(yīng)中由于副反應(yīng)生成的物質(zhì)與苯乙烯質(zhì)量之比：苯與甲苯為 7%，膠狀物質(zhì)為 2%，廢氣為 7%。乙苯脫氫反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，為提供反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱，同時抑制副反應(yīng)，在反應(yīng)中直接加入過熱蒸汽。反應(yīng)后未反應(yīng)的乙苯分離后循環(huán)返回乙苯脫氫裝置。假定進料的乙烯量為100kmol，試計算： ? ① 從苯塔中回收循環(huán)至烷基化反應(yīng)器的苯量（ kmol）； ? ② 從乙苯塔中回收循環(huán)至乙苯脫氫裝置的乙苯（ kmol）； ③ 乙苯塔塔頂和塔底的餾出量（ kg）； ④ 年產(chǎn) 50000t苯乙烯，乙苯脫氫裝置的物料衡算。 制藥工程設(shè)計課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 圖 33 苯乙烯制取過程 烷 基 化 苯，甲苯塔 苯 塔
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