物料衡算和能量衡算解读.ppt

* 2NO(气)+O2(气) 2NO2(气) 例3-10 一氧化氮在一连续的绝热反应器里被氧化成二氧化氮 反应器 700℃ 100mol NO 50mol O2 T0 100mol NO2 隔热层 原料气中NO和O2按化学计量数配比并在700℃进入反应器。已知 =37.7J/（mol·℃）， =75.7J/（mol·℃）， =35.7J/（mol·℃）试计算反应器出口产物的温度。 * 解： 物料衡算结果： =100mol， =100mol， =50mol =2×33.80-2×90.37=-113.14KJ/mol 已知该化学反应的标准反应热， 选择25℃和101.3MPa及气态为衡算基准。 * 计算进出口物料的焓： NO(700℃,气) O2(700℃,气) 化学反应在25℃进行，所引起的焓变为： 所以 NO2(g，T0) 所以 计算出口物料的焓： * ⒋进料乙苯为50000×100×106.2/9378.0=56621t 未反应的乙苯=循环乙苯为50000×（7080.4/9378.0）=37750t 苯，甲苯为50000×（656.5/9378.0）=3500t 废气为3500t 胶状物质为50000×（187.6/9378.0）=1000t 反应器应供给的过热水蒸气 =50000+37750+3500+3500+1000-56621-37750=1379t 计算结果列于表3-5中。 * 输 入 输 出 原料 t 生成物 t 乙苯 56621 苯乙烯 50000 循环乙苯 37750 未反应乙苯 37750 过热水蒸气 1379 苯，甲苯 3500 废气 3500 胶状物质 1000 Σ 95750 Σ 95750 表3-5 乙苯脱氢装置的物料衡算（苯乙烯50000t） * 六、联系组分法 联系物是指系统中的特定组分，如生产过程中不参加反应的惰性物质。 * 例3-6 试计算年产15000吨福尔马林（甲醛溶液）所需的工业甲醇原料消耗量，并求甲醇转化率和甲醛收率。已知条件： ⒈氧化剂为空气，用银催化剂固定床气相氧化； ⒉过程损失为甲醛总量的2%（质量），年开工8000小时； ⒊有关数据：工业甲醇组成（质量）：CH3OH 98% ， H2O 2% ，反应尾气组成（V）：CH4 0.8% ， O2 0.5% ， N2 73.7% ， CO2 4.0% ， H2 21% 福尔马林组成（质量）：HCHO 36.22%， CH3OH 7.9%， H2O 55.82% * 吸收塔 工业甲醇 空气 水 尾气 反应气体 福尔马林 反应器 主反应 CH3OH+1/2O2 HCHO+ H2O （1） CH3OH HCHO+ H2 （2） 副反应 CH3OH+3/2O2 CO2+ 2H2O （3） CH3OH+ H2 CH4+ 2H2O （4） * ①反应消耗氧量 取尾气100Nm3为计算基准，氮作为联系物 其中氧量 换算为摩尔数 反应耗氧量 * ②甲醇消耗量 反应（3）消耗甲醇量为 反应（4）消耗甲醇量为 反应（2）生成的氢，部分消耗于反应（4），现尾气中H2=21%，氢摩尔数为 则反应（2）消耗甲醇量为 973.5+35.7=1009.2mol 每生成100Nm3尾气时消耗甲醇量为 178.6+35.7+1009.2+1169.6=2393.1mol 2393.1mol×32=76.6kg * ③计算甲醇总消耗量 每消耗2393.1摩尔甲醇生成甲醛的量为 1169.6+1009.2=2178.8mol 2178.8×30=65.36kg 机械损失为2%，实得 65.36×0.98=64.1kg 得工业福尔马林 其中含未反应的甲醇 177×7.9%=13.98kg 每生成177kg福尔马林共消耗工业甲醇 由此得甲醇转化率为 甲醛的质量收率 * ④工业甲醇年消耗量 每小时福尔马林产量 考虑到设计裕量，设福尔马林产量为2t/h 消耗工业甲醇量 所需空气量 * ⑤用水量计算 工业福尔马林含水 177×0.558=98.8kg 工业甲醇含水