化学反应工程作业.pptxVIP

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2020-02-28 发布于上海
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化学反应工程作业.pptx

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1-1 银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应进入反应器的原料中，甲醇：空气：水蒸气＝2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇转化率达72％，甲醛的收率为69.2％。计算（1）反应的选择率；（2）反应器出口的气体组成。解：（1）反应选择率 S=Y/x=69.2%/72%=96.11%（2）设进入反应器的原料量为100mol，反应器进料组成如下：组成物质的量ni0(mol)CH3OH27.397H2O17.808O211.468N242.756注：空气中 O2占20.93% N2占78.03%反应器出口组成如下：CH3OH ：27.397×(1-72%)=7.671molCH2O ：27.397×69.2%=18.959molCO2： 27.397×72%-18.959=0.767molH2O ：18.959+0.767 ×2+17.808=38.01molO2：11.468-18.959/2-1.5 ×0.767=0.838molN2：42.756mol组成物质的量ni(mol)摩尔分数yi(%)CH3OH7.6717.02HCHO18.95917.35CO20.7670.702H2O38.30135.04O20.8380.767N242.75639.12小计109.29211-2 甲醇合成过程中含有组分CO、 CO2、H2、CH3OH、H2O、N2和CH4。已知反应器进口各组分的摩尔分数yi0, i代表各组分。取CO和CO2加氢反应为关键反应，分别导出: （1）出口气体中关键组分摩尔分数为yCO2和yCO时；（2）出口气体中关键组分摩尔分数为yCH3OH和yCO2时, 其余各组分摩尔分数的计算表达式。解：取CO和CO2加氢反应为关键反应，反应方程式为：(1)(2)(3) 其中(2) ＝(1) ＋(3) ，故可取(1) 、(2) 或(1) 、(3) 为关键反应式。(1) 出口气体中关键组分摩尔分数为yCO2和yCO，取1、2反应。进口出口组分摩尔分率摩尔流量摩尔流量摩尔分率COCO2H2CH3OHH2ON2CH4小计11由可得(2) 出口气体中关键组分摩尔分数为yCH3OH 和yCO2进口出口组分摩尔分率摩尔流量摩尔流量摩尔分率COCO2H2CH3OHH2ON2CH4小计111-3 确定下列反应物系的独立反应数。(1)[CO、CO2、H2、CH3OH、H2O、CH4、CH3OCH3、 C4H9OH、N2][H、C、O、N](2) [CO2、MgO、CaO、MgCO3、CaCO3] [Ca、Mg、C、O]解(1)：写出原子矩阵由此可知，矩阵[βji]的秩为4，而反应组分数为9，因此独立反应数等于9－4＝5。若选定H2O、CH4、 CH3OCH3 、 C4H9OH、 CH3OH为关键组分,5个独立反应的各计量系数向量可表示为：可得出可能的反应方程式为：解(2)：写出原子矩阵由此可知，矩阵[βji]的秩为3，而反应组分数为5，因此独立反应数等于5－3＝2。若选定MgCO3和CaCO3为关键组分,两个独立反应的各计量系数向量可表示为：可得出可能的反应方程式为：-1 -1 0 0 1CO2+MgO = MgCO3-1 0 -1 0 1CO2+ CaO = CaCO31-5