第三章物料和能量衡算-資料下載頁
2025-03-11 11:10本頁面
【正文】 的變化 兩物質(zhì)在恒 T 恒 P時(shí)混合和分離 恒 T 恒 P時(shí)的反應(yīng)過程 前 4種已學(xué)（無相變、有相變、混合熱等的計(jì)算）下面重點(diǎn)講反應(yīng)過程的熱量衡算。 二）有化學(xué)反應(yīng)過程的熱量衡算 化學(xué)反應(yīng)過程也常伴隨有大量的熱效應(yīng) ——吸熱或放熱。為了使反應(yīng)溫度得到控制，必須自反應(yīng)體系排走或向反應(yīng)供給熱量，即反應(yīng)器也須有供給或冷卻用的換熱設(shè)備，這些都需進(jìn)行反應(yīng)過程的熱量衡算。 反應(yīng)熱及其表示 1） 恒壓反應(yīng)熱 反應(yīng)物按化學(xué)計(jì)量式完全反應(yīng)，物料在反應(yīng)前后的焓差稱為恒壓反應(yīng)熱或反應(yīng)熱，以△ Hr表示。 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，若過程進(jìn)行時(shí)只做膨脹功，則 △ Hr就是恒壓熱，即 Qp=△ Hr 注意：一定的 △ Hr值是對(duì)一定的反應(yīng)式而言的。如果 uA是反應(yīng)物或生成物 A的化學(xué)計(jì)量系數(shù)， nA為溫度時(shí)所消耗而成生成的 A的摩爾數(shù)，則化學(xué)反應(yīng)的總焓差為： △ H= nA △ Hr/ uA 2） 恒容反應(yīng)熱 在恒 T恒 V下，反應(yīng)物在溫度 T時(shí)按化學(xué)計(jì)量系數(shù)完全反應(yīng)后內(nèi)能的變化，即為恒容反應(yīng)熱或恒容熱 Qv= △ Ur Qp與 Qv的關(guān)系：若果 ui是氣態(tài)反應(yīng)物或生成物 i的化學(xué)計(jì)量系數(shù)，且氣體為理想氣體，設(shè)液、固容積變化可忽略，則 △ Ur=△ Hr － △ nRT 反應(yīng)熱的計(jì)算 反應(yīng)熱來源：實(shí)測 由已有數(shù)據(jù)估算（蓋斯定律） 由標(biāo)準(zhǔn)生成熱 △ Hf計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱 △ Hr 1） 標(biāo)準(zhǔn)生成熱 △ Hf 在 1atm、 25℃ 由穩(wěn)定的單質(zhì)生成 1mol化合物的恒壓反應(yīng)熱。 規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下（ 1atm、 25℃ ）處于穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì) △ Hf=0 2） 由標(biāo)準(zhǔn)生成熱計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱 △ Hr 根據(jù)蓋斯定律 ——化學(xué)反應(yīng)熱只決定于物質(zhì)的初態(tài)和終態(tài)，與過程的途徑無關(guān)，則： △ Hr= ∑生成物 ui（ △ Hf ） － ∑反應(yīng)物 ui （ △ Hf） 由標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 △ Hc計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱 △ Hr 1） 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 △ Hc 在 1atm、 25℃ 各種處于穩(wěn)定狀態(tài)的物質(zhì)進(jìn)行燃燒反應(yīng)生成燃燒產(chǎn)物時(shí)的焓變。 注意：燃燒熱指的 1mol化合物與正好足夠的 O2反應(yīng)，生成指定的燃燒產(chǎn)物。 2） 由標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱 根據(jù)蓋斯定律 ——化學(xué)反應(yīng)熱只決定于物質(zhì)的初態(tài)和終態(tài)，與過程的途徑無關(guān)，則： △ Hr= ∑ 反應(yīng)物 ui（ △ Hc ） － ∑ 生成物 ui （ △ Hc ） 化學(xué)反應(yīng)過程的熱量衡算 把前述化工過程，加入有化學(xué)反應(yīng)的焓差同前一起計(jì)算即可。一般有兩種基準(zhǔn)： 一、已知 △ Hr （標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱） 則可選 1atm、 25℃ 為反應(yīng)物及產(chǎn)物的計(jì)算基準(zhǔn)。對(duì)非反應(yīng)物質(zhì)另選適當(dāng)?shù)臏囟然鶞?zhǔn)。 二、未知 △ Hr （用標(biāo)準(zhǔn)生成熱） 只能用反應(yīng)物及產(chǎn)物元素在 1atm、 25℃ ，在時(shí)的焓為零，非反應(yīng)組分另選適當(dāng)溫度為基準(zhǔn)。 第四節(jié) 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 ? (一 )aspenONE 工程與創(chuàng)新解決方案 ? (二 )PRO/Ⅱ ? (三 )VMGSim； VMGThermo ? (四 )Chem CAD ? (五 )ECSS工程化學(xué)模擬系統(tǒng) 化工之星 二、用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 ? (一 ) Chem CAD簡介 ? ChemCAD的程序界面 ChemCAD的的運(yùn)行環(huán)境和文件管理 (二 )用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 初定工藝方案，進(jìn)行必要的設(shè)置 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 (二 )用 Chem CAD進(jìn)行物料衡算與能量衡算 ? 初定工藝方案，進(jìn)行必要的設(shè)置 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 ? 繪制過程流程圖 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 酸 溶 液馬 來 酸 洗 脫排 空 ? 定義系統(tǒng)物料組成和熱力學(xué)方法 ? 定義流股和設(shè)備 ? 運(yùn)行模擬和模擬結(jié)果 ChemCAD計(jì)算輸出結(jié)果
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