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《PROII过程模拟作业》 第2讲 反应器模块 2.1 甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为： 原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1(4，流量为100 kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃，当反应器出口处CH4转化率为73%时，CO2和H2的产量是多少？反应热负荷是多少？ 反应和原料同示例conversion，若反应在恒压及绝热条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，反应器进口温度为950 ℃，当反应器出口处CH4转化率为73%时，反应器出口温度是多少？ (Conversion Reactor) 答1连接反应器 2，规定反应单位 3选择组分 4选择热力学模型 5建立反应方程式 6输入物流 7输入转化率 8运行并查看结果 2温度为375.85 运行并查看其结果 2.2 甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为： 原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1(4，流量为100 kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，分析示例（1）中反应温度在300~1000 ℃范围变化时对反应器出口物流CH4质量分率的影响。 (Equilibrium Reactor) 答1设计流程 2规定单位 3输入组分 4热力学模型 5建立反应方程式 6输入物流 7casestudy 8规定转化率 未查到平衡数据 第3讲练习 3.1 设有下列离开甲醇反应器的混合物：CO，100kmol/h；H2，200kmol/h；甲醇，100kmol/h。该气体处于100atm和300℃，试计算其比容。分别采用（1）））是在高温高压下进行，过量的Ｈ2用于防止芳烃裂解生成轻质气体。实际操作中，甲苯的单程转化率仅70％，为了分离和循环氢气，反应器出来的热态流出物（5597kmol/h at 3448kpa and 408.2K）322Ｋ。如果反应器流出物的组成如下表所列，且闪蒸器的压力为3344kpa，计算离开闪蒸器的物料组成和气、液两相的流量以及闪蒸器的热负荷。比较使用不同的热力学模型时计算结果（包括闪蒸器Ｋ值、焓、熵变化）有何不同？ 使用三种热力学模型：S-R-K模型、P-R模型、L-K-P模型 组分 摩尔分率 H2 0.3177 CH4 0.5894 C6H6 0.0715 C7H8 0.0214 答 1 2规定单位 3输入组分 4热力学模型 5反应方程式 6输入物流 7输入反应器参数 8运行并查看起结果 （1） （2） （3） 第4讲练习（分离模块） 4.1 对于含等摩尔的正戊烷和正己烷的溶液，试计算： 120℉下的露点压力; 1atm下的泡点温度; 120℉,0.9atm时的气相分率,气相和液相中的摩尔分率。 答 1 画流程图 2 规定单位 3输入组分 4热力学模型 5输入物流 6 规定反应器参数并且查看运行结果 （1） （2） （3） 4.2 要求用一个精馏塔分离苯和苯乙烯在77oF和1atm条件下的等摩尔混合物。塔顶馏出物中苯含量应当为99mol%，且应包含进塔原料中95mol%的苯。用过程模拟软件确定全回流下的最少理论塔板数（Nmin）、最小回流比（Rmin）和R＝1.3 Rmin时处于平衡的理论塔板（精馏） 答 1 画工艺流程 2 选择单位 3选择组分 4热力学模型 5输入参数 6规定产品要求 7运行并查看结果 4.3用常规精馏从联苯中分离甲苯。分离规定如下： lbmol/h 进料 馏出液 塔底产物 苯 3.4 甲苯 84.6 2.1 联苯 5.1 1.0 温度 = 264℉；压力 = 对进料为37.1psia 回流比 = 1.3倍最小回流比，用全凝器 总压 = 36 psia；塔底压力 = 38.2psia 确定实际回流比和精馏段及提馏段的理论级数。 对D/F之比值为（3.4 + 82.5 + 1.0）/93.1，计算个组分的分离程度。将结果与上面的规定进行比较。 如果由(b)计算的组分分离程度不能满足规定分离，调节回流比使塔底产物中的甲苯达到规定流量。（精馏） 答 1 画工艺流程 2选择单位 3选择组分 4热力学模型 5输入物流参数 6规定相关参数 7规定产品质量 8 9运行并查看其结果 4.4 天然气主要成分是甲烷，但含有少量的其它化合物。在冷冻吸收过程中，天然气在865psia下冷却道－40℉，再送入吸收塔，吸收塔用十二烷作为吸收剂，吸收剂流量为10000 lbmol/h。试确定在30级的吸收塔中每种化合物的吸收分率。（吸收） 组分 流量/（lbmol/h） 甲烷 700000 乙烷 27000 丙烷 11000 异丁烷 3200 正丁烷 2800