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§3.1SomeGeneralConcepts(2)Ar(Arrayofreaction)(Nc×Nr)(1)Aa(Arrayofatom)(Nc×NE)thereactionrateofachemicalreactionIfcomponentjtakespartinseveralreactionsitbecomes:(4)EquilibriumconstantKAtlowpressure,itisthefunctionofthecompositionandpressureoftheproductstream:(3)
InfluencesofKandrontheextentofreactionsrveryslow,actualconversion?0(K1,?1,1)rveryfast,actualconversion?1(K1)equilibriumconversion1(K?1)0(K1)(5)Conversion(6)Yieldor(7)Selectivity
Suppl.Ex.3.4Epoxyethane(环氧乙烷)isproducedbypartialoxidationofethyleneinasteadyflowcatalyticreactor:Withasidereaction:Thefeedstreamcontaining10%ethyleneand90%airflowintothereactorataflowrateof1000moles/hr.Theconversionofethyleneis25%,andtheselectivityis80%.Calculatetheflowrateandcompositionoftheproductstream.r1r2§3.2MBEqnsforChemicalReactors1Materialbalanceforreactorsbasedonreactionrates
Solution:1.C2H4:1O2:2N2:3C2H4O:4CO2:5H2O:63.EquationsandconstraintsMBeqns:b.Molefractionconstraints:x11+x12+x13=1(7)x21+x22+x23+x24+x25+x26=1(8)Equipmentconstraints:4.Analysisofvariables:Nv=15,Ne=11,Nd=4;Vd={F1,x11,?1,?}={1000mole/hr,0.1,0.25,0.8}5.Solutionoftheequations:Solveeqn(7)and(11)firstforx12andx13.Thenrewritetheremainingeqnswithatransformationofnij=Fixij:C2H4+3O2=2CO2+2H2O2C2H4+O2=2C2H4O,2.r1:r2:
Itisasetof9lineareqnswith9unknowns.Thesolutionisquiteeasy:
Checktheindependencyofthereactions
TheAaandAroftheprocesscanbecomposedasfollows:SpeciesElementsReactionsCHONⅠⅡC2H42400-2-1O20020-1-3N2000200C2H4O241020CO2102002H2O021002Thetworeactionsarethecompletesetoflinearlyindependentreactions.
2MaterialBalancesbaseduponthepri
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