【正文】 非反應(yīng)物質(zhì)另選適當(dāng)?shù)臏囟葹榛鶞?zhǔn)（如反應(yīng)器 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的能量衡算 反應(yīng)熱的計(jì)算 59 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering ? 可假設(shè)如下熱力學(xué)途徑 : 進(jìn)口溫度 ,反應(yīng)前物料 出口溫度 ,反應(yīng)后物料 25℃ , 反應(yīng)前物料 25℃ ,反應(yīng)后物料 △ H1 △ H2 △ H △ H3 ??? ???? iiiir HnHnHH 輸入輸出0THpii ??60 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering (2) 第二種基準(zhǔn) 以組成反應(yīng)物及產(chǎn)物的元素，在 25℃ ， 1atm 時(shí)的焓為零，非反應(yīng)分子以任意適當(dāng)?shù)臏囟葹榛鶞?zhǔn)，也要畫(huà)一張?zhí)钣兴辛鞴山M分 ni 和 Hi 的表，只是在這張表中反應(yīng)物或產(chǎn)物的 Hi，是各物質(zhì) 25 ℃ 的生成熱與物質(zhì)由 25℃ 變到它進(jìn)口狀態(tài)或出口狀態(tài)所需顯熱和潛熱之和。 已知反應(yīng)溫度下的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)，則可按假設(shè)的熱力 學(xué)途徑進(jìn)行計(jì)算。 反應(yīng)熱的計(jì)算 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的能量衡算 61 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering P204 例 例 39 甲醇氧化生產(chǎn)甲醛在列管式固定床催化反應(yīng)器中進(jìn)行， 原料氣： 空氣 :甲醇 =:1(mol),預(yù)熱至 210℃ 后進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi) ,發(fā)生的反應(yīng)及反應(yīng)熱為： 主反應(yīng)： HO2982CH3OH(g)+O2(g) CO(g)+2H2O(g)H O 2 9 8 3C H 3 O H ( g ) + 32 O 2 ( g ) C O 2 ( g ) + 2 H 2 O ( g )6 7 5 . 7 k J / m o l 甲 醇副反應(yīng)： 已知：甲醇轉(zhuǎn)化率 100%。甲醛收率 %。 CO:CO2=3： 1(mol)； 反應(yīng)溫度為 300℃ ，混合氣體離開(kāi)時(shí) T= 300℃ ，反應(yīng)熱損失 為反應(yīng)器放出總熱量的 5%。 CH3OH O2 N2 H2O HCHO CO CO2 25210℃ 25300℃ kJ/kmolK 熱載體道生的比熱容 : kJ/kmolK, 進(jìn)入反應(yīng)器時(shí) T=180 ℃, 于 290 ℃ 時(shí)氣化 ,Qv290 ℃ = kJ/kmolK, 試做反應(yīng)器的熱衡算 ,求道生循環(huán)量 . 62 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering ?? ??? iiii HnHnH 輸入輸出 THnH pifii ???? 0進(jìn)口溫度 ,反應(yīng)前物料 已知反應(yīng)溫度 ,反應(yīng)后物料 已知反應(yīng)溫度 ,反應(yīng)前物料 △ H △ H1 △ H2 63 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering P206 例 例 310 乙烯氧化制成環(huán)氧乙烷的反應(yīng)器中進(jìn)行如下反應(yīng) : 主反應(yīng)： 副反應(yīng)： 反應(yīng)溫度基本上維持在 250℃ ，該溫度下主、副反應(yīng)的反應(yīng)熱分別為： HO523105395kJ/kmol乙烯HO5231321726kJ/kmol 乙烯乙烯的單程轉(zhuǎn)化率為 32%，反應(yīng)選擇性為 69%，反應(yīng)器進(jìn)口混 合氣的溫度為 210℃ ，流量 45000m3（ STP） /h，其組成如下： 組分 C2H4 N2 O2 合計(jì) %（ mol） 100 熱損失按反應(yīng)放出熱量的 5%考慮 ,求熱載體移出的熱量。 64 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering aspenONE 工程與創(chuàng)新解決方案 PRO/Ⅱ Chem CAD VMGSim； VMGThermo ECSS工程化學(xué)模擬系統(tǒng) 化工之星 167。 ３ .5 計(jì)算機(jī)在物料衡算與能量衡算中的應(yīng)用 ? 一、流程模擬軟件 65 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering ? 教學(xué)內(nèi)容： 了解流程模擬軟件的種類(lèi)和功能，以及用 ChemCAD 進(jìn)行物料衡算和熱量衡算的步驟和方法。 ? 重點(diǎn)和難點(diǎn)： ? 重點(diǎn) ? 掌握用 ChemCAD進(jìn)行物料衡算的步驟和方法。 ? 難點(diǎn) 設(shè)備、熱力學(xué)方法的定義，模擬反應(yīng)器的選擇和參 數(shù)的輸入，以及換熱過(guò)程和分離過(guò)程的模型選擇和 參數(shù)的輸入。 66 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering ? 二、用 ChemCAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 (一 ) ChemCAD簡(jiǎn)介 （以第十章畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)例為參考） 新建項(xiàng)目文件對(duì)話(huà)框 67 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering Chem CAD 的程序界面： （ 1）流程圖圖板設(shè)計(jì)模式界面 ◆ (一 ) ChemCAD簡(jiǎn)介 68 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering Chem CAD 的程序界面： （ 2）項(xiàng)目模擬 /計(jì)算界面 ◆ (一 ) ChemCAD簡(jiǎn)介 69 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering 初定工藝方案，進(jìn)行必要的設(shè)置 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 壓縮空氣鄰二甲苯反應(yīng)器排放處理分離器廢棄物產(chǎn)品能量預(yù)熱“鄰苯二甲酸酐合成”案例工藝概念圖 ? 畫(huà)出設(shè)備和工藝概念圖 70 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering ? 定義項(xiàng)目計(jì)算單位制 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 71 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering 繪制過(guò)程流程圖 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 ? 單元設(shè)備布局 72 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering ? 單元設(shè)備的菜單選擇和流股繪制 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 73 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering 1243671 0124581 6561 5791 01 43空 氣鄰 二 甲 苯空 氣 預(yù) 熱反 應(yīng) 器風(fēng) 冷苯 酐馬 來(lái) 酸 溶 液馬 來(lái) 酸 洗 脫排 空? PFD圖 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 74 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering 定義系統(tǒng)物料組成和熱力學(xué)方法 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 ?熱力學(xué)性質(zhì)菜單 75 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering ? 添加組分 ? 定義新組分 定義系統(tǒng)物料組成和熱力學(xué)方法 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 76 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering ? “ K值”選項(xiàng)框 定義系統(tǒng)物料組成和熱力學(xué)方法 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 77 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering 定義流股和設(shè)備 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 ? 定義流股框 78 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering ? 設(shè)備參數(shù) 對(duì)話(huà)框 定義流股和設(shè)備 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 79 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering 定義流股和設(shè)備 ? 反應(yīng)平衡 對(duì)話(huà)框 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 80 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering 運(yùn)行模擬和模擬結(jié)果 (二 ) 用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 81 化工設(shè)計(jì) Design of Chemical Engineering ChemCAD計(jì)算輸出結(jié)果 ： 82