【正文】 的計算 59 化工設計 Design of Chemical Engineering ? 可假設如下熱力學途徑 : 進口溫度 ,反應前物料 出口溫度 ,反應后物料 25℃ , 反應前物料 25℃ ,反應后物料 △ H1 △ H2 △ H △ H3 ??? ???? iiiir HnHnHH 輸入輸出0THpii ??60 化工設計 Design of Chemical Engineering (2) 第二種基準 以組成反應物及產(chǎn)物的元素，在 25℃ ， 1atm 時的焓為零，非反應分子以任意適當?shù)臏囟葹榛鶞剩惨嬕粡執(zhí)钣兴辛鞴山M分 ni 和 Hi 的表，只是在這張表中反應物或產(chǎn)物的 Hi，是各物質(zhì) 25 ℃ 的生成熱與物質(zhì)由 25℃ 變到它進口狀態(tài)或出口狀態(tài)所需顯熱和潛熱之和。 已知反應溫度下的反應熱數(shù)據(jù)，則可按假設的熱力 學途徑進行計算。 反應熱的計算 化學反應過程的能量衡算 61 化工設計 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器中進行， 原料氣： 空氣 :甲醇 =:1(mol),預熱至 210℃ 后進入反應器內(nèi) ,發(fā)生的反應及反應熱為： 主反應： 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： 已知：甲醇轉(zhuǎn)化率 100%。甲醛收率 %。 CO:CO2=3： 1(mol)； 反應溫度為 300℃ ，混合氣體離開時 T= 300℃ ，反應熱損失 為反應器放出總熱量的 5%。 CH3OH O2 N2 H2O HCHO CO CO2 25210℃ 25300℃ kJ/kmolK 熱載體道生的比熱容 : kJ/kmolK, 進入反應器時 T=180 ℃, 于 290 ℃ 時氣化 ,Qv290 ℃ = kJ/kmolK, 試做反應器的熱衡算 ,求道生循環(huán)量 . 62 化工設計 Design of Chemical Engineering ?? ??? iiii HnHnH 輸入輸出 THnH pifii ???? 0進口溫度 ,反應前物料 已知反應溫度 ,反應后物料 已知反應溫度 ,反應前物料 △ H △ H1 △ H2 63 化工設計 Design of Chemical Engineering P206 例 例 310 乙烯氧化制成環(huán)氧乙烷的反應器中進行如下反應 : 主反應： 副反應： 反應溫度基本上維持在 250℃ ，該溫度下主、副反應的反應熱分別為： HO523105395kJ/kmol 乙烯HO5231321726kJ/kmol 乙烯乙烯的單程轉(zhuǎn)化率為 32%，反應選擇性為 69%，反應器進口混 合氣的溫度為 210℃ ，流量 45000m3（ STP） /h，其組成如下： 組分 C2H4 N2 O2 合計 %（ mol） 100 熱損失按反應放出熱量的 5%考慮 ,求熱載體移出的熱量。 64 化工設計 Design of Chemical Engineering aspenONE 工程與創(chuàng)新解決方案 PRO/Ⅱ Chem CAD VMGSim； VMGThermo ECSS工程化學模擬系統(tǒng) 化工之星 167。 ３ .5 計算機在物料衡算與能量衡算中的應用 ? 一、流程模擬軟件 65 化工設計 Design of Chemical Engineering ? 教學內(nèi)容： 了解流程模擬軟件的種類和功能，以及用 ChemCAD 進行物料衡算和熱量衡算的步驟和方法。 ? 重點和難點： ? 重點 ? 掌握用 ChemCAD進行物料衡算的步驟和方法。 ? 難點 設備、熱力學方法的定義，模擬反應器的選擇和參 數(shù)的輸入，以及換熱過程和分離過程的模型選擇和 參數(shù)的輸入。 66 化工設計 Design of Chemical Engineering ? 二、用 ChemCAD進行物料衡算與能量衡算 (一 ) ChemCAD簡介 （以第十章畢業(yè)設計實例為參考） 新建項目文件對話框 67 化工設計 Design of Chemical Engineering Chem CAD 的程序界面： （ 1）流程圖圖板設計模式界面 ◆ (一 ) ChemCAD簡介 68 化工設計 Design of Chemical Engineering Chem CAD 的程序界面： （ 2）項目模擬 /計算界面 ◆ (一 ) ChemCAD簡介 69 化工設計 Design of Chemical Engineering 初定工藝方案，進行必要的設置 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 壓縮空氣鄰二甲苯反應器排放處理分離器廢棄物產(chǎn)品能量預熱“鄰苯二甲酸酐合成”案例工藝概念圖 ? 畫出設備和工藝概念圖 70 化工設計 Design of Chemical Engineering ? 定義項目計算單位制 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 71 化工設計 Design of Chemical Engineering 繪制過程流程圖 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 ? 單元設備布局 72 化工設計 Design of Chemical Engineering ? 單元設備的菜單選擇和流股繪制 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 73 化工設計 Design of Chemical Engineering 1243671 0124581 6561 5791 01 43空 氣鄰 二 甲 苯空 氣 預 熱反 應 器風 冷苯 酐馬 來 酸 溶 液馬 來 酸 洗 脫排 空? PFD圖 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 74 化工設計 Design of Chemical Engineering 定義系統(tǒng)物料組成和熱力學方法 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 ?熱力學性質(zhì)菜單 75 化工設計 Design of Chemical Engineering ? 添加組分 ? 定義新組分 定義系統(tǒng)物料組成和熱力學方法 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 76 化工設計 Design of Chemical Engineering ? “ K值”選項框 定義系統(tǒng)物料組成和熱力學方法 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 77 化工設計 Design of Chemical Engineering 定義流股和設備 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 ? 定義流股框 78 化工設計 Design of Chemical Engineering ? 設備參數(shù) 對話框 定義流股和設備 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 79 化工設計 Design of Chemical Engineering 定義流股和設備 ? 反應平衡 對話框 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 80 化工設計 Design of Chemical Engineering 運行模擬和模擬結(jié)果 (二 ) 用 Chem CAD進行物料衡算與能量衡算 81 化工設計 Design of Chemical Engineering ChemCAD計算輸出結(jié)果 ： 82 化工設計 Design of Chemical Engineering 演講完畢，謝謝觀看！