物料衡算和能量衡算概述-閱讀頁(yè)
2025-03-20 21:32本頁(yè)面
【正文】 ? 式中，為化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)，其可以表示為（濃度以 mol K[ ] [ ][ ] [ ]cdabCDAB制藥工程設(shè)計(jì)課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 【 例 7】 試計(jì)算合成甲醇過(guò)程中反應(yīng)混合物的平衡組成。 寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)平衡方程式： CO+2H2 CH3OH 設(shè)進(jìn)料為 1mol，其組成為： I=。 CO=()/= 基準(zhǔn)： 1mol原料氣 制藥工程設(shè)計(jì)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(jì)課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 30. 15671 0. 3134 30C H OH x xp ???0. 1567 (1 )1 0. 3134 30CO xxp ????2 0. 7053 2 0. 15671 0. 3134 30xH x???將上式代入平衡平常表達(dá)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(shí)出口氣體中各組成的摩爾分率為： CO 。 CH3OH 。將估計(jì)值與計(jì)算值進(jìn)行比較，并重新假定一個(gè)估計(jì)值，一直計(jì)算到估計(jì)值與計(jì)算值之差在一定的誤差范圍內(nèi)。 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(jìn)行求解。副反應(yīng)生成的多乙基苯在乙苯精餾塔中分離出來(lái)。 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%。乙苯脫氫反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，為提供反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)熱，同時(shí)抑制副反應(yīng)，在反應(yīng)中直接加入過(guò)熱蒸汽。假定進(jìn)料的乙烯量為100kmol，試計(jì)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(jì)課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 輸 入 輸 出 原料 t 生成物 t 乙苯 56621 苯乙烯 50000 循環(huán)乙苯 37750 未反應(yīng)乙苯 37750 過(guò)熱水蒸氣 1379 苯，甲苯 3500 廢氣 3500 膠狀物質(zhì) 1000 Σ 95750 Σ 95750 表 35 乙苯脫氫裝置的物料衡算（苯乙烯 50000t） 制藥工程設(shè)計(jì)課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 ? 【例 9】 試計(jì)算年產(chǎn) 15000噸福爾馬林（甲醛溶液）所需的工業(yè)甲醇原料消耗量，并求甲醇轉(zhuǎn)化率和甲醛收率。 制藥工程設(shè)計(jì)課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 工業(yè)甲醇 （ 質(zhì)量 ） 1039kg CH3OH 98% H2O 2% 空氣 1054Nm3 O2 N2 尾氣 %（ V） 1356 Nm3 CH4 O2 N2 CO2 H2 甲醛損失 補(bǔ)充水 778kg HCHO CH3OH H2O CH4 O2 N2 CO2 H2 福爾馬林 （ 質(zhì)量 ） 2023kg HCHO % CH3OH % H2O % 圖 36 物料平衡流程圖 反 應(yīng) 器 吸 收 塔 制藥工程設(shè)計(jì)課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 【 例 10】 乙炔預(yù)冷器熱量衡算 圖 4 1 乙炔預(yù)冷器熱量衡算示意圖 △ H 4鹽 水0 ℃H 2 O乙 炔 氣 2 5 ℃ △ H 15 ℃△ H 3乙 炔 氣 △ H 25 ℃(1) 搜集物料衡算等數(shù)據(jù) (2) 畫(huà)出熱量衡算示意圖 (3) 確定衡算體系 (4) 選擇溫度基準(zhǔn)： 25℃ 相態(tài)基準(zhǔn)：氣相 則：△ H1=0 5 25 152mt??? ℃2H iiW Cp? ?△ △ T無(wú)化學(xué)反應(yīng)的熱量衡算 制藥工程設(shè)計(jì)課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 查得各組分在 15℃ 時(shí)的熱容值，代入上式計(jì)算即可。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，純組分、壓力為 、溫度為 25℃ （并非一定需要），反應(yīng)進(jìn)行時(shí)放出的熱量稱為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱?，F(xiàn)有25℃ 100mol NH3/h和 200mol O2/h連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)器，氨在反應(yīng)器內(nèi)全部反應(yīng)，產(chǎn)物在 300℃ 呈氣態(tài)離開(kāi)反應(yīng)器。 反應(yīng)器 25℃ ,O2 200mol/h NH3 100mol/h 300℃ , O2 75mol/h H2O 150mol/h NO 100 mol/h Q/(kJ/h) 制藥工程設(shè)計(jì)課程 Design of Pharmaceutical Engineering 化學(xué)工程系化工與制藥教研室 ? 解 由物料衡算得到的各組分的摩爾流量示于圖 37中。 ? 因此進(jìn)口兩股物料的焓
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