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PRO II 实验四练习 一、异丙苯工厂 苯和丙烯经过反应器生产异丙苯，反应产物经冷却器冷却后进入闪蒸罐闪蒸，罐顶气相循环至反应器入口，液相为产品。物性方法：SRK 原料FEED， 220℉，36 Psia，苯、丙烯摩尔流率各40 lbmol/hr，反应器REACTOR， 绝热操作，压降为0 Psi，丙烯转化率90%， 反应方程式：C6H6 + C3H6 = C9H12 冷凝器COOLER，出口温度130℉，压降为0.1Psi，分离器SEP，绝热操作，压力为1个大气压。 现要求产品（PRODUCT）中异丙苯的含量为98%（mol），求冷凝器出口的温度。 已经建立异丙苯的生产流程，现设定冷凝器的压降与冷凝器入口物流体积流率的关系为ΔP = 0.2V2，其中，压降ΔP单位为kPa，体积流率V单位为m3/hr，计算此时冷凝器的出口压力。 考察冷凝器（COOLER）出口温度对闪蒸器（SEP）底部产品（PRODUCT）中异丙苯摩尔分率的影响。 二、下图所示流程为一个二氯甲烷溶剂回收系统的一部分。建立模拟，使物流STM1和STM2中的蒸汽总用量最少，物流STM1和STM2均为绝压1.4MPa下的饱和蒸汽，两股蒸汽物流的流率范围为450kg/hr～10000kg/hr。两个闪蒸塔FLASH1和FLASH2分别在绝压136kPa和130kPa下绝热进行。物流FEED中含二氯甲烷和水，流率分别为635kg/hr、44725kg/hr，温度为37℃，压力为170kPa。保证容差在1ppm之内，FLASH2底部物流BOTM2中的二氯甲烷的最大允许浓度为150ppm（质量）。物性方法采用NRTL。 三、初始条件：物料S1：P = 12 atm, T = -100 ℃，F = 100 kgmol/h H2 = 0.01, CH4 = 0.68, C2H6 = 0.31(mol) 冷却器B的热负荷为0.012Mkcal/h, 压降0.2atm，节流伐V1伐后压力6atm。 F1, F2为气液分离罐。 计算任务：如果要求物料S6流量为70kgmol/h, 求换热器B的热负荷。 分析 这是一个典型的反馈控制计算，通过计算所得S6的流量调整上游换热器的热负荷。 四、环己烷的生产流程 工艺条件：循环计算的次数增加至80；热力学方法为SRK，API液体密度法 所有换热器压降为5 psi；换热器E1的总换热系数为U = 100 Btu/F-ft2-hr，换热面积A = 650 ft2。 分流器的工艺规定：进入分流器的20%物流作为驰放气排出。 反应过程数据： 反应过程为气态反应 C6H6 + 3H2 = C6H12 反应器温度T = 435℉；苯的转化率为99.9%；对于苯反应热（77℉）为 -87×103 Btu/lb-mol 问题：1）调整循环物流S13的流率，使得进入反应器的H2/C6H6 (mol/mol) = 12 2）考察反应转化率和液相循环量对反应器热负荷的影响。 五、如下图氢气与苯经过换热进入反应器生成环己烷，反应产物进入闪蒸罐进行气液分离，其中气相部分92%循环回反应器，其余放空，液相30%循环回反应器，其余进入精馏塔进行产品精制。物性方法为SRK 1、试调整塔釜产品的流量，满足环己烷的摩尔回流率为99.99%。 2、当SP2中的循环分流分率从0.1到0.4改变时，绘制反应器热负荷随之变化的曲线。 3、反应器的冷却系统能够处理最大负荷为-8.35MBtu/hr，确定所需循环环己烷量以保证该反应器的冷却负荷为该量。 六、在甲烷转化装置中，甲烷和水反应生成氢气，生成一氧化碳副产品。转化器进料含有纯甲烷和水。在进转化器之前混合加热。甲烷转化率为 99.5%, 进料中甲烷对水的摩尔比为 1:4。应用灵敏度并绘制图表，显示反应器热负荷随进料的甲烷流率变化情况，甲烷流率从100变到500 lbmol/hr 。（NRTL） 注意：对于每一个灵敏度分析工况，进料中甲烷和水的比必须维持恒定。(提示: 通过 Calculator 模块完成) CH4 + H2O = 3H2 + CO 七、两塔的分离流程 现要分离由丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷以及 PC（虚拟组分）组成的混合物，要求塔一塔顶正丁烷的摩尔回收率达到99%，异戊烷的摩尔回收率15%；塔二塔顶正十一烷的摩尔回收率达到98%，正十二烷的摩尔回收率2%。物性方法：SRK 进料条件：温度100 ℉，压力200 Psi 组分流量（lbmol/hr） 丙烷（C3H8） 2336 异丁烷（C4H10-2） 361 正丁烷（C4H10-1） 592 异戊烷（C